Lua（迭代器）

Lua 迭代器基础概念

Lua 迭代器是一种允许遍历集合（如数组、表）元素的机制。迭代器通常由两个部分组成：迭代函数和状态控制变量。每次调用迭代函数会返回集合中的下一个元素。

泛型 for 循环

Lua 提供了泛型 for 循环来简化迭代器的使用。语法如下：

for var1, var2, ..., varN in iterator_function, state, initial_value do
    -- 循环体
end

• iterator_function：迭代函数，每次调用返回下一个值。
• state：迭代器的状态（通常是集合本身）。
• initial_value：迭代的初始值（通常为 nil）。

无状态迭代器

无状态迭代器不保留任何状态信息，状态完全由外部控制。典型的例子是 ipairs 和 pairs。

warring：

同：都是能遍历集合（表、数组）

异：ipairs 仅仅遍历值，按照索引升序遍历，索引中断停止遍历。即不能返回 nil,只能返回数字 0，如果遇到 nil 则退出。它只能遍历到集合中出现的第一个不是整数的 key。

pairs 能遍历集合的所有元素。即 pairs 可以遍历集合中所有的 key，并且除了迭代器本身以及遍历表本身还可以返回 nil。

示例：实现类似 ipairs 的迭代器

local function iter(t, i)
    i = i + 1
    if t[i] then
        return i, t[i]
    end
end

function my_ipairs(t)
    return iter, t, 0
end

-- 使用
local arr = {10, 20, 30}
for i, v in my_ipairs(arr) do
    print(i, v)
end

有状态迭代器

有状态迭代器将状态封装在闭包或表中，无需外部传递状态。

闭包实现

function my_iter(t)
    local i = 0
    return function()
        i = i + 1
        if t[i] then
            return i, t[i]
        end
    end
end

-- 使用
local arr = {10, 20, 30}
for i, v in my_iter(arr) do
    print(i, v)
end

表实现

local iterator = {}
iterator.__index = iterator

function iterator.new(t)
    return setmetatable({t = t, i = 0}, iterator)
end

function iterator:__call()
    self.i = self.i + 1
    if self.t[self.i] then
        return self.i, self.t[self.i]
    end
end

-- 使用
local arr = {10, 20, 30}
for i, v in iterator.new(arr) do
    print(i, v)
end

自定义迭代器

通过实现 __pairs 或 __ipairs 元方法，可以自定义表的迭代行为。

示例：逆序遍历数组

local function reverse_iter(t, i)
    i = i - 1
    if i > 0 then
        return i, t[i]
    end
end

function reverse_ipairs(t)
    return reverse_iter, t, #t + 1
end

-- 使用
local arr = {10, 20, 30}
for i, v in reverse_ipairs(arr) do
    print(i, v)
end

协程迭代器

协程可以用于实现复杂的迭代逻辑，尤其是需要跨多次调用维护状态的情况。

示例：遍历二叉树

local function traverse(node)
    if not node then return end
    traverse(node.left)
    coroutine.yield(node.value)
    traverse(node.right)
end

function tree_iter(root)
    return coroutine.wrap(function()
        traverse(root)
    end)
end

-- 使用
local tree = {
    value = 2,
    left = {value = 1},
    right = {value = 3}
}
for v in tree_iter(tree) do
    print(v) -- 输出 1, 2, 3
end

性能优化建议

1. 无状态迭代器通常比有状态迭代器更快，因为避免了闭包创建的开销。
2. 对于大规模数据，优先使用 ipairs 或 pairs 而不是自定义迭代器。
3. 协程迭代器虽然灵活，但会有额外的协程调度开销。