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Lua的upvalue和闭包

發布時間：2024/4/11 编程问答 35 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Lua的upvalue和闭包小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

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1.什么是閉包

支持閉包特性通常需要一個嵌套函數,通過執行嵌套函數來改變所在父函數的局部變量狀態,父函數保存調用上下文狀態,而嵌套函數負責修改狀態的改變.（簡單來說就是得支持函數嵌套）

下面就是一個Lua閉包：

2.閉包的作用

下面是一個java的類，getName方法獲取到了類對象的私有成員變量

class Person {private String name;public String getName(){return name; } }

?通過上面的方式可以獲取到一個類內部的私有屬性，同樣的，在lua中可以通過某個方法來獲取這個方法的局部變量，然后通過這個方法內的方法來讀取想要的變量值。

function func3()local num3 = 44function func4()return num3endreturn func4 endlocal func = func3(); print(func())

解釋：

1.在外部無法獲取到func3內部的局部變量，但是func3內部的局部方法func4卻可以獲取到，因此返回一個func4的引用?，這樣在外部通過這個func4就可以獲取到func3的內部變量。

2.雖然是繞了一個圈子，但是在方法外部卻通過這樣一個手段獲取到了內部的值。而這個方法內的局部方法func4就叫做閉包，按照很多書上的概念，這個方法搭建了方法內部與方法外部的橋梁，使得在外部也可以任意的獲取到方法內部的資源。

3.但是閉包會造成變量在內存中持久占用，因此會有一定的性能問題，最好不要輕易使用，即便使用也要在恰當的實際進行釋放。

3.游戲開發中的應用

--以下用cocos2dx中的Lua來舉例... --2dx通過tolua++把類方法導出--舉例api --按鈕響應回調函數格式為： --luaFunc(event) --event為觸摸按下，觸摸移動，觸摸離開等事件--lua中的API為： --UIButton::addListenHandler(luaFunc)--實際需求是我按鈕按下時,我需要改變按鈕自身的紋理...此時回調中卻沒有按鈕本身的對象(sender),怎么辦呢？--利用閉包就輕松解決了--下面是LUA實戰例子：一個testUI的頁面類 local testUI = testUI or {}local testUI:onBtnClick(sender,event)--可獲取的參數有:隱藏的self,btn,event endfunction testUI:initButton()local btn = UIButton:create()--重點來了btn:addListenHandler(function(event)--使用閉包把self,btn都傳進去了....self:onBtnClick(btn,event)end) endreturn testUI

4.lua函數遞歸以及尾調用消除

1）遞歸示例：

--反面遞歸例子（遞歸必須在初始化以后才能調用） local func = function(n)if n > 0 then return func(n - 1) --此處調用錯誤 end--正確例子1 local func func = function(n)if n > 0 then return func(n - 1) --此處調用錯誤 end--正確例子2(此處函數展開后解釋為例子1的代碼再執行) function func(n)if n > 0 then return func(n - 1) --此處調用錯誤 end--如果是兩個函數嵌套遞歸(超前遞歸,必須先聲明) local g local f--這里不能加local..不然等于聲明了多一個局部變量了,遞歸的對象就不對了 function g()f() end--這里不能加local..不然等于聲明了多一個局部變量了,遞歸的對象就不對了 function f()g() end

2）尾調用消除(遞歸的時候如果返回的函數是最后的執行...則不損耗棧空間,相當于GOTO語句)

--尾調用消除 function g()return a,b end--正確例子 function f()return g() --正確的尾調用消除 end--錯誤例子1 function f(x)return g() + 1 --最后執行的是加法 end--錯誤例子2 function f(x)return (g()) --最后執行的是強制返回1個值 end--錯誤例子3 function f(x)return x or g() end ?總結：由于LUA尾遞歸調用這個性質,我們可以用GOTO來實現狀態機了

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Lua函數可以被當成參數傳遞，也可以被當成結果返回，在函數體中仍然可以定義內嵌函數。lua閉包是Lua函數生成的數據對象。每個閉包可以有一個upvalue值，或者多個閉包共享一個upvalue數值。

1、upvalue

如果函數f2定義在函數f1中，那么f2為f1的內嵌函數，f1為f2的外包函數，外包和內嵌都具有傳遞性，即f2的內嵌必然是f1的內嵌，而f1的外包也一定是f2的外包。

內嵌函數可以訪問外包函數已經創建的局部變量，而這些局部變量則稱為該內嵌函數的外部局部變量（或者upvalue）

代碼如下：

function　f1(n)--　函數參數也是局部變量local　function　f2()print(n)　--　引用外包函數的局部變量endreturn　f2 end g1　=　f1(1979) g1()　--　打印出1979 g2　=　f1(500) g2()　--　打印出500

當執行完g1　=　f1(1979)后，局部變量n的生命本該結束，但因為它已經成了內嵌函數f2的upvalue，它又被賦給了變量g1，所以它仍然能以某種形式繼續“存活”下來，從而令g1()打印出正確的值。

2、閉包

　　Lua編譯一個函數時，其中包含了函數體對應的虛擬機指令、函數用到的常量值(數，文本字符串等等)和一些調試信息。在運行時，每當Lua執行一個形如function...end　這樣的函數時，它就會創建一個新的數據對象，其中包含了相應函數原型的引用、環境(用來查找全局變量的表)的引用以及一個由所有upvalue引用組成的數組，而這個數據對象就稱為閉包。由此可見，函數是編譯期概念，是靜態的，而閉包是運行期概念，是動態的。g1和g2的值嚴格來說不是函數而是閉包，并且是兩個不相同的閉包，而這兩個閉包保有各自的upvalue值。
　　
使用upvalue代碼如下：

function　f1(n)local　function　f2()print(n)endn　=　n　+　10return　f2 endg1　=　f1(1979) g1()　--　打印出1989

g1()打印出來的是1989，原因是打印的是upvalue的值。

upvalue實際是局部變量，而局部變量是保存在函數堆棧框架上的，所以只要upvalue還沒有離開自己的作用域，它就一直生存在函數堆棧上。這種情況下，閉包將通過指向堆棧上的upvalue的引用來訪問它們，一旦upvalue即將離開自己的作用域，在從堆棧上消除之前，閉包就會為它分配空間并保存當前的值，以后便可通過指向新分配空間的引用來訪問該upvalue。當執行到f1(1979)的n　=　n　+　10時，閉包已經創建了，但是變量n并沒有離開作用域，所以閉包仍然引用堆棧上的n，當return　f2完成時，n即將結束生命，此時閉包便將變量n(已經是1989了)復制到自己管理的空間中以便將來訪問。?

3、upvalue和閉包數據共享

upvalue還可以為閉包之間提供一種數據共享的機制。

（1）單重內嵌函數的閉包（函數創建的閉包）

一個函數創建的閉包共享一份upvalue。

代碼如下：

function　Create(n)local　function　foo1()print(n)endlocal　function　foo2()n　=　n　+　10endreturn　foo1,foo2 endf1,f2　=　Create(1979)--創建閉包 f1()　--　打印1979 f2() f1()　--　打印1989 f2() f1()　--　打印1999

　　f1,f2這兩個閉包的原型分別是Create中的內嵌函數foo1和foo2，而foo1和foo2引用的upvalue是同一個，即Create的局部變量n。執行完Create調用后，閉包會把堆棧上n的值復制出來，那么是否f1和f2就分別擁有一個n的拷貝呢？其實不然，當Lua發現兩個閉包的upvalue指向的是當前堆棧上的相同變量時，會聰明地只生成一個拷貝，然后讓這兩個閉包共享該拷貝，這樣任一個閉包對該upvalue進行修改都會被另一個探知。上述例子很清楚地說明了這點：每次調用f2都將upvalue的值增加了10，隨后f1將更新后的值打印出來。upvalue的這種語義很有價值，它使得閉包之間可以不依賴全局變量進行通訊，從而使代碼的可靠性大大提高。

（2）多重內嵌函數的閉包（閉包創建的閉包）

同一閉包創建的其他的閉包共享一份upvalue。

閉包在創建之時其需要的變量就已經不在堆棧上，而是引用更外層外包函數的局部變量（實際上是upvalue）。

function　Test(n)local　function　foo()local　function　inner1()print(n)endlocal　function　inner2()n　=　n　+　10endreturn　inner1,inner2endreturn　foo endt　=　Test(1979)--創建閉包（共享一份upvalue） f1,f2　=　t()--創建閉包 f1()　　　　　　　　--　打印1979 f2() f1()　　　　　　　　--　打印1989 g1,g2　=　t() g1()　　　　　　　　--　打印1989 g2() g1()　　　　　　　　--　打印1999 f1()　　　　　　　　--　打印1999

　　執行完t　=　Test(1979)后，Test的局部變量n就結束生命周期了，所以當f1,f2這兩個閉包被創建時堆棧上根本找不到變量n。Test函數的局部變量n不僅是foo的upvalue，也是inner1和inner2的upvalue。t　=　Test(1979)之后，閉包t ?已經把n保存為upvalue，之后f1、f2如果在當前堆棧上找不到變量n就會自動到它們的外包閉包(這里是t的)的upvalue引用數組中去找.

??g1和g2與f1和f2共享同一個upvalue。因為g1和g2與f1和f2都是同一個閉包t 創建的，所以它們引用的upvalue ?(變量n)實際也是同一個變量，而它們的upvalue引用都會指向同一個地方。