在 Lua 中，for 和 while 是兩種核心的循環結構，用于實現重復執行邏輯。以下是它們的詳細用法、進階技巧及注意事項：

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一、for 循環

1. 數值 for 循環

基礎語法：

-- 格式：for var = start, end [, step] do ... end
for i = 1, 5 doprint(i)  -- 輸出 1 到 5
endfor i = 10, 1, -2 doprint(i)  -- 輸出 10,8,6,4,2
end

關鍵特性：

? 范圍表達式：start、end 和 step 均為表達式，運行時計算。
? 隱式步長：默認步長為 1。
? 浮點數支持：

for i = 0, 1, 0.2 doprint(i)  -- 輸出 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0
end

常見問題：

? 浮點精度問題：

for i = 0, 0.1, 0.1 do print(i) end  -- 可能因精度丟失導致死循環

解決：改用整數步長后縮放：

for i = 0, 1, 0.1 do ... end  -- 改為整數邏輯

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2. 泛型 for 循環

基礎語法：

-- 格式：for k, v in pairs(t) do ... end
local t = {a=1, b=2, c=3}
for key, value in pairs(t) doprint(key, value)  -- 遍歷表的所有鍵值對
endfor index, value in ipairs({"a", "b", "c"}) doprint(index, value)  -- 遍歷數組部分（1-based）
end

關鍵特性：

? 迭代器協議：pairs（遍歷所有鍵值）和 ipairs（遍歷數組部分）是內置迭代器。
? 自定義迭代器：

-- 生成斐波那契數列的迭代器
function fib()local a, b = 0, 1return function()a, b = b, a + breturn aend
endfor num in fib() doif num > 100 then break endprint(num)
end

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二、while 循環

基礎語法：

-- 格式：while condition do ... end
local i = 1
while i <= 5 doprint(i)i = i + 1  -- 必須修改條件相關變量，否則死循環
end

關鍵特性：

? 條件前置：每次循環開始前檢查條件。
? 無限循環：

while true do-- 需要主動 break 或 return 退出
end

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三、進階用法

1. 嵌套循環與標簽控制

::outer_loop::
for i = 1, 3 dofor j = 1, 3 doif i == 2 and j == 2 thengoto outer_loop  -- 跳出外層循環endprint("i:", i, "j:", j)end
end

2. 循環控制命令

? break：立即退出當前最內層循環。
? continue：跳過當前迭代（Lua 5.3+ 支持）：

for i = 1, 5 doif i == 3 then continue endif i == 5 then break endprint("Current value:", i)
end
-- 輸出：1,2,4

3. 性能優化技巧

? 減少循環內計算：

-- 不推薦：每次循環都計算 len
for i = 1, #table dolocal len = #table  -- 重復計算print(i, len)
end-- 推薦：預計算
local len = #table
for i = 1, len doprint(i, len)
end

? 使用泛型 for 替代手動索引：

-- 低效寫法
local i = 1
while my_table[i] doprint(my_table[i])i = i + 1
end-- 高效寫法
for _, value in ipairs(my_table) doprint(value)
end

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四、特殊場景與模式

1. 遍歷復雜數據結構

-- 遍歷嵌套表（深度優先）
local function deep_traverse(t)for k, v in pairs(t) doif type(v) == "table" thendeep_traverse(v)elseprint(k, v)endend
end

2. 模擬 C 風格 for 循環

-- 自定義范圍迭代器
function range(start, stop, step)step = step or 1local current = startreturn function()if (step > 0 and current <= stop) or (step < 0 and current >= stop) thenlocal value = currentcurrent = current + stepreturn valueendend
endfor i in range(1, 5, 1) do print(i) end  -- 1,2,3,4,5

3. 事件循環與協程

-- 使用協程實現非阻塞循環
local function task()for i = 1, 5 doprint("Coroutine:", i)coroutine.yield()  -- 主動讓出執行權end
endlocal co = coroutine.create(task)
coroutine.resume(co)  -- 啟動協程
coroutine.resume(co)  -- 恢復執行

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五、注意事項與最佳實踐

1. 避免死循環

? 確保循環條件最終會變為 false：

-- 錯誤示例：缺少變量遞增
local i = 1
while i <= 5 doprint(i)-- i 未更新 → 死循環
end

2. 變量作用域

? for 循環變量是塊級作用域（Lua 5.3+）：

for i = 1, 3 dolocal i = "inner"  -- 局部變量，不影響外層循環print(i)  -- 輸出 "inner"
end

3. 性能對比

場景	推薦結構	原因
遍歷數組	ipairs	效率高，自動處理 nil
遍歷字典	pairs	遍歷所有鍵值對
已知迭代次數	數值 for	更直觀
條件不確定的重復執行	while/repeat	靈活控制退出條件

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六、實戰示例

示例1：猜數字游戲

math.randomseed(os.time())
local secret = math.random(1, 100)
print("猜一個 1~100 的數字：")while true dolocal guess = tonumber(io.read())if not guess then break end  -- 輸入非數字退出if guess < secret thenprint("太小了！")elseif guess > secret thenprint("太大了！")elseprint("恭喜猜中！")breakend
end

示例2：批量文件處理

local files = {"a.txt", "b.txt", "c.txt"}
for _, filename in ipairs(files) dolocal file = io.open(filename, "r")if file thenprint("處理文件:", filename)file:close()elseprint("文件不存在:", filename)end
end

示例3：生產者-消費者模型

local queue = {}
local function producer()for i = 1, 5 dotable.insert(queue, "item"..i)print("生產:", i)end
endlocal function consumer()while true doif #queue > 0 thenlocal item = table.remove(queue, 1)print("消費:", item)elsebreakendend
endproducer()
consumer()

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通過靈活組合 for 和 while 循環，并結合 Lua 的迭代器和協程特性，可以實現高效且易讀的邏輯控制。對于復雜場景，建議優先使用泛型 for 和表驅動模式，減少手動循環控制帶來的復雜性。

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