Lua 编程：7.2 - Lua 编程语言

第一版是为 Lua 5.0 编写的。虽然在很大程度上仍适用于更高版本，但仍有一些不同之处。
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7.2 – 通用 for 的语义

这些先前迭代器的一个缺点是，我们需要为每个新循环创建一个新闭包。对于大多数情况而言，这不是一个真正的问题。例如，在 allwords 迭代器中，与读取整个文件相比，创建一个单个闭包的成本可以忽略不计。但是，在少数情况下，这种开销可能是不可取的。在这种情况下，我们可以使用通用 for 本身来保持迭代状态。

我们看到，通用 for 在循环期间在内部保留迭代器函数。实际上，它保留三个值：迭代器函数、不变状态和控制变量。现在让我们看看详细信息。

通用 for 的语法如下

    for <var-list> in <exp-list> do
      <body>
    end

其中 <var-list> 是一个或多个变量名称的列表，用逗号分隔，<exp-list> 是一个或多个表达式的列表，也用逗号分隔。通常，表达式列表只有一个元素，即对迭代器工厂的调用。例如，在代码中

    for k, v in pairs(t) do
      print(k, v)
    end

变量列表是 k, v；表达式列表有一个元素 pairs(t)。通常，变量列表也只有一个变量，如

    for line in io.lines() do
      io.write(line, '\n')
    end

我们称列表中的第一个变量为控制变量。在循环期间，它的值永远不会为 nil，因为当它变为 nil 时，循环结束。

for 做的第一件事是计算 in 之后的表达式。这些表达式应生成 for 保留的三个值：迭代器函数、不变状态和控制变量的初始值。就像在多重赋值中，列表的最后一个（或唯一一个）元素才能生成多个值；并且值的数量调整为三个，根据需要丢弃多余的值或添加 nil。（当我们使用简单的迭代器时，工厂仅返回迭代器函数，因此不变状态和控制变量获得 nil。）

在初始化步骤之后，for 使用两个参数调用迭代器函数：不变状态和控制变量。（请注意，对于 for 结构，不变状态没有任何意义。它仅从初始化步骤获取此值，并在调用迭代器函数时传递此值。）然后，for 将迭代器函数返回的值分配给其变量列表声明的变量。如果返回的第一个值（分配给控制变量的值）为 nil，则循环终止。否则，for 将执行其主体并再次调用迭代函数，重复该过程。

更准确地说，类似这样的构造

    for var_1, ..., var_n in explist do block end

等效于以下代码

    do
      local _f, _s, _var = explist
      while true do
        local var_1, ... , var_n = _f(_s, _var)
        _var = var_1
        if _var == nil then break end
        block
      end
    end

因此，如果我们的迭代器函数为 f，不变状态为 s，控制变量的初始值为 a₀，则控制变量将循环遍历值 a₁ = f(s, a₀)、a₂ = f(s, a₁) 等，直到 a_i 为 nil。如果 for 有其他变量，它们只需获取 f 每次调用返回的多余值即可。