Lua中的函数（function）、可变参数、局部函数、尾递归优化等实例讲解

一、函数

在Lua中，函数是作为"第一类值"（First-Class Value），这表示函数可以存储在变量中，可以通过参数传递给其他函数，或者作为函数的返回值（类比C/C++中的函数指针），这种特性使Lua具有极大的灵活性。
 
Lua对函数式编程提供了良好的支持，可以支持嵌套函数。
 
另外，Lua既可以调用Lua编写的函数，还可以调用C语言编写的函数（Lua所有的标准库都是C语言写的）。
 
定义一个函数

代码如下:

function hello()
print('hello')
end

hello函数不接收参数，调用：hello()，虽然hello不接收参数，但是还可以可以传入参数：hello(32)
 
另外如果只传递一个参数可以简化成functionname arg的调用形式（注意数值不行）

代码如下:

> hello '3'
hello
> hello {}
hello
> hello 3
stdin:1: syntax error near '3'

另外对变量名也不适用

代码如下:

> a = 21
> print a
stdin:1: syntax error near 'a'

另外，Lua函数不支持参数默认值，可以使用or非常方便的解决（类似Javascript）

代码如下:

> function f(n)
>> n = n or 0
>> print(n)
>> end
> f()
0
> f(1)
1

Lua支持返回多个值，形式上非常类似Python：

代码如下:

> function f()
>> return 1,2,3
>> end
> a,b,c = f()
> print(a .. b .. c)
123

函数调用的返回值可以用于table：

代码如下:

> t = {f()}
> print(t[1], t[2], t[3])
1        2        3

可见，f()返回的三个值分别称为table的3个元素，但是情况并不总是如此：

代码如下:

> t = {f(), 4}
> print(t[1], t[2], t[3])
1        4        nil

这次，f()返回的1,2,3只有1称为table的元素；

代码如下:

> t = {f(), f()}
> print(t[1], t[2], t[3], t[4], t[5])
1        1        2        3        nil

总之：只有最后一项会完整的使用所有返回值（假如是函数调用）。
 
对于无返回值的函数，可以使用(f())的形式强行返回一个值(nil)

代码如下:

> function g()
>> end
> print(g())
 
> print((g()))
nil

实际上，(f())形式的调用返回一个且只返回一个值

代码如下:

> print((f()))
1
> print(f())
1        2        3

二、变长参数

Lua支持编程参数，使用简单（借助于table、多重赋值）

代码如下:

> function f(...)
for k,v in ipairs({...}) do
print(k,v)
end
end
> f(2,3,3)
1        2
2        3
3        3

使用多重赋值的方式

代码如下:

> function sum3(...)
>> a,b,c = ...
>> a = a or 0
>> b = b or 0
>> c = c or 0
>> return a + b +c
>> end
> =sum3(1,2,3,4)
6
> return sum3(1,2)
3

通常在遍历变长参数的时候只需要使用{…}，然而变长参数可能会包含一些nil；那么就可以用select函数来访问变长参数了：select('#', …)或者 select(n, …)

select('#', …)返回可变参数的长度，select(n,…)用于访问n到select('#',…)的参数

代码如下:

> =select('#', 1,2,3)
3
> return select('#', 1,2, nil,3)
4
> =select(3, 1,2, nil,3)
nil        3
> =select(2, 1,2, nil,3)
2        nil        3

注意：Lua5.0中没有提供…表达式，而是通过一个隐含的局部table变量arg来接收所有的变长参数，arg.n表示参数的个数；

三、函数式编程

函数做一个First-Class Value可以赋值给变量，用后者进行调用

代码如下:

> a = function() print 'hello' end
> a()
hello
> b = a
> b()
hello

匿名函数

代码如下:

> g = function() return function() print 'hello' end end
> g()()
hello

函数g返回一个匿名函数；
 
闭包是函数式编程的一种重要特性，Lua也支持

代码如下:

> g = function(a) return function() print('hello'.. a); a = a + 1 end end
> f = g(3)
> f()
hello3
> f()
hello4

四、局部函数

局部函数可以理解为在当前作用域有效的函数，可以用local变量来引用一个函数：

代码如下:

> do
>> local lf = function() print 'hello' end
>> lf()
>> end
hello
> lf()
stdin:1: attempt to call global 'lf' (a nil value)
stack traceback:
stdin:1: in main chunk
[C]: in ?

需要注意的是，对于递归函数的处理

代码如下:

> do
local lf = function(n)
if n <= 0 then
return
end
print 'hello'
n = n -1
lf(n)
end
lf(3)
end
hello
stdin:8: attempt to call global 'lf' (a nil value)
stack traceback:
stdin:8: in function 'lf'
stdin:9: in main chunk
[C]: in ?

而应该首先声明local lf, 在进行赋值

代码如下:

do
local lf;
lf = function(n)
if n <= 0 then
return
end
print 'hello'
n = n -1
lf(n)
end
lf(3)
end
hello
hello
hello

Lua支持一种local function(…) … end的定义形式：

代码如下:

> do
local function lf(n)
if n <= 0 then
return
end
print 'hello'
n = n -1
lf(n)
end
lf(3)
end
hello
hello
hello
> lf(3)
stdin:1: attempt to call global 'lf' (a nil value)
stack traceback:
stdin:1: in main chunk
[C]: in ?

五、尾调用

所谓尾调用，就是一个函数返回另一个函数的返回值：

代码如下:

function f()
…
return g()
end

因为调用g()后，f()中不再执行任何代码，所以不需要保留f()的调用桟信息；Lua做了这样的优化，称为"尾调用消除"，g()返回后，控制点直接返回到调用f()的地方。
 
这种优化对尾递归非常有益，通常递归意味着调用桟的不断增长，甚至可能造成堆栈溢出；而尾递归提供了优化条件，编译器可以优化掉调用桟。
 
下面的递归函数没有使用尾递归，而参数为大数时，堆栈溢出：

代码如下:

> function f(n)
>> if n <= 0 then
>> return 0
>> end
>> a = f(n-1)
>> return n * a
>> end
> f(10000000000)
stdin:5: stack overflow
stack traceback:
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
...
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:5: in function 'f'
stdin:1: in main chunk
[C]: in ?

优化为尾递归

代码如下:

function f(n, now)
if n <= 0 then
return now
end
 
return f(n-1, now*n)
end
f(10000000000, 1)

运行n久也无堆栈溢出；