Lua 迭代器基礎概念

Lua 迭代器是一種允許遍歷集合（如數組、表）元素的機制。迭代器通常由兩個部分組成：迭代函數和狀態控制變量。每次調用迭代函數會返回集合中的下一個元素。

泛型 for 循環

Lua 提供了泛型 for 循環來簡化迭代器的使用。語法如下：

for var1, var2, ..., varN in iterator_function, state, initial_value do-- 循環體
end

• iterator_function：迭代函數，每次調用返回下一個值。
• state：迭代器的狀態（通常是集合本身）。
• initial_value：迭代的初始值（通常為 nil）。

無狀態迭代器

無狀態迭代器不保留任何狀態信息，狀態完全由外部控制。典型的例子是 ipairs 和 pairs。

warring：

同：都是能遍歷集合（表、數組）

異：ipairs 僅僅遍歷值，按照索引升序遍歷，索引中斷停止遍歷。即不能返回 nil,只能返回數字 0，如果遇到 nil 則退出。它只能遍歷到集合中出現的第一個不是整數的 key。

pairs 能遍歷集合的所有元素。即 pairs 可以遍歷集合中所有的 key，并且除了迭代器本身以及遍歷表本身還可以返回 nil。

示例：實現類似 ipairs 的迭代器

local function iter(t, i)i = i + 1if t[i] thenreturn i, t[i]end
endfunction my_ipairs(t)return iter, t, 0
end-- 使用
local arr = {10, 20, 30}
for i, v in my_ipairs(arr) doprint(i, v)
end

有狀態迭代器

有狀態迭代器將狀態封裝在閉包或表中，無需外部傳遞狀態。

閉包實現

function my_iter(t)local i = 0return function()i = i + 1if t[i] thenreturn i, t[i]endend
end-- 使用
local arr = {10, 20, 30}
for i, v in my_iter(arr) doprint(i, v)
end

表實現

local iterator = {}
iterator.__index = iteratorfunction iterator.new(t)return setmetatable({t = t, i = 0}, iterator)
endfunction iterator:__call()self.i = self.i + 1if self.t[self.i] thenreturn self.i, self.t[self.i]end
end-- 使用
local arr = {10, 20, 30}
for i, v in iterator.new(arr) doprint(i, v)
end

自定義迭代器

通過實現 __pairs 或 __ipairs 元方法，可以自定義表的迭代行為。

示例：逆序遍歷數組

local function reverse_iter(t, i)i = i - 1if i > 0 thenreturn i, t[i]end
endfunction reverse_ipairs(t)return reverse_iter, t, #t + 1
end-- 使用
local arr = {10, 20, 30}
for i, v in reverse_ipairs(arr) doprint(i, v)
end

協程迭代器

協程可以用于實現復雜的迭代邏輯，尤其是需要跨多次調用維護狀態的情況。

示例：遍歷二叉樹

local function traverse(node)if not node then return endtraverse(node.left)coroutine.yield(node.value)traverse(node.right)
endfunction 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) doprint(v) -- 輸出 1, 2, 3
end

性能優化建議

1. 無狀態迭代器通常比有狀態迭代器更快，因為避免了閉包創建的開銷。
2. 對于大規模數據，優先使用 ipairs 或 pairs 而不是自定義迭代器。
3. 協程迭代器雖然靈活，但會有額外的協程調度開銷。