深入解读Lua中迭代器与泛型for的使用
泛型for原理
迭代器是一种可以遍历集合中所有元素的机制，在Lua中通常将迭代器表示为函数，每调用一次函数，就返回集合中“下一个”元素。每个迭代器都需要在每次成功调用之间保持一些状态，这样才能知道它所在的位置及如何步进到下一个位置，closure就可以完成此项工作。下面的示例是列表的一个简单的迭代器：
functionvalues(t) locali=0 returnfunction()i=i+1;returnt[i]end end
循环调用：
t={10,20,30}
iter=values(t)
whiletruedo
localel=iter()
ifel==nilthenbreakend
print(el)
end
泛型for调用
forelinvalues(t)doprint(el)end
泛型for为一次迭代循环做了所有的簿记工作。它在内部保存了迭代器函数，并在每次迭代时调用迭代器，在迭代器返回nil时结束循环。实际上泛型for保存了3个值：迭代器函数f、恒定状态s、控制变量a。for做的第一件事就是对in后面的表达式求值，并返回3个值供for保存；接着for会以s和a来调用f。在循环过程中控制变量的值依次为a1=f(s,a0)，a2=f(s,a1)，依次类推，直至ai为nil结束循环。
先看一段代码
forelementinlist_iter(t)do print(element) end
在不往下看之前，我们可以先试图根据我们已有的知识结构去理解这段代码。如果这样，list_iter(t)应该返回一个类似集合的东西，而我们已经知道实际上只返回了一个匿名函数，也就是迭代器。当然，每次调用迭代器都可以得到一个元素，迭代器的所有的结果倒是可以看成一个集合。因素齐了，我们需要一个逻辑上的解释，这个逻辑就是泛型for的语义。
先看文法规定：
for<var-list>in<exp-list>do <body> end
整个过程是这样的：
首先，初始化，计算in后面表达式的值，表达式应该返回泛型for需要的三个值：迭代函数、状态常量、控制变量；与多值赋值一样，如果表达式返回的结果个数不足三个会自
动用nil补足，多出部分会被忽略。
第二，将状态常量和控制变量作为参数调用迭代函数（注意：对于for结构来说，状态常量没有用处，仅仅在初始化时获取他的值并传递给迭代函数）。
第三，将迭代函数返回的值赋给变量列表。
第四，如果返回的第一个值为nil循环结束，否则执行循环体。
第五，回到第二步再次调用迭代函数。
更具体地说：
forvar_1,...,var_ninexplistdoblockend
等价于
do local_f,_s,_var=explist whiletruedo localvar_1,...,var_n=_f(_s,_var) _var=var_1 if_var==nilthenbreakend block end end
泛型for在自己内部保存三个值：迭代函数、状态常量、控制变量。
迭代器的状态
无状态的迭代器本身不保存任何状态，for循环只会用恒定状态和控制变量来调用迭代器函数。这类迭代器典型例子就是ipairs，下面是ipairs的Lua实现：
localfunctioniter(s,i) i=i+1 localv=s[i] ifvthenreturni,vend end functionipairs(s) returniter,s,0 end
当for循环调用ipairs(list)时，会获得3个值，然后Lua调用iter(list,0)得到list,list[1]，调用iter(list,1)得到list,list[2]，知道得到一个nil为止。
虽然泛型for只提供一个恒定状态和一个控制变量用于状态的保存，但有时需要保存许多其他状态。这时可以用closure来保存，或者将所需的状态打包为一个table，并保存在恒定状态中。
闭包、迭代器和泛型for
到现在，Lua为我们准备了三块积木：闭包、泛型for和迭代器。一个循环，我们可以利用闭包+迭代器，也可以使用泛型for+迭代器。那我们该怎么取舍呢？Lua也给出了建
议。
functioniter(a,i) i=i+1 localv=a[i] ifvthen returni,v end end functionipairs(a) returniter,a,0 end fori,vinipairs(a)do print(i,v) end
这种情况是Lua最推荐的，迭代器不依赖upvalue，不产生闭包，状态常量和控制变量借助泛型for保存，通过迭代器的参数传递给了迭代器。
再给一个书中的例子：
localiterator--tobedefinedlater
functionallwords()
localstate={line=io.read(),pos=1}
returniterator,state
end
functioniterator(state)
whilestate.linedo--repeatwhiletherearelines
--searchfornextword
locals,e=string.find(state.line,"%w+",state.pos)
ifsthen--foundaword?
--updatenextposition(afterthisword)
state.pos=e+1
returnstring.sub(state.line,s,e)
else--wordnotfound
state.line=io.read()--trynextline...
state.pos=1--...fromfirstposition
end
end
returnnil--nomorelines:endloop
end
这样好不好呢，Lua给的答案是否定的。书中有一段话说得很清楚：
我们应该尽可能的写无状态的迭代器，因为这样循环的时候由for来保存状态，不需要创建对象花费的代价小；如果不能用无状态的迭代器实现，应尽可能使用闭包；尽可能不
要使用table这种方式，因为创建闭包的代价要比创建table小，另外Lua处理闭包要比处理table速度快些。