Lua

Lua
Lua
Парадигма	мульти-парадигмова: скриптова, імперативна, функціональна, об'єктно-орієнтована, прототипна
Дата появи	1993
Творці	Роберто Єрусалимський
Розробник	Роберто Єрусалимський
Останній реліз
Система типізації	динамічна, слаба, качина
Основні реалізації	Lua, LuaJIT, LLVM-Lua, LuaCLR, Nua, Lua Alchemy
Діалекти	Metalua
Під впливом від	C++, CLU, Simple Object Languaged, DELd, Snobol, Модула, Modula-2d і Scheme
Вплинула на	Io[en], GameMonkey, Squirrel, Falcon, MiniD
Мова реалізації	C
Операційна система	кросплатформова програма
Ліцензія	MIT
Звичайні розширення файлів	.lua, .luna, .lunaire або .anair
Репозиторій вихідного коду	github.com/lua/lua
Вебсайт	lua.org
	Інструкції у Вікіпідручнику; Медіафайли у Вікісховищі;

Lua ([лу́а], порт. місяць) — швидка і компактна скриптова мова програмування, розроблена підрозділом Tecgraf Католицького університету Ріо-де-Жанейро (Computer Graphics Technology Group of Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro in Brazil). Інтерпретатор мови є вільно поширюваним, з відкритим початковим кодом на мові C.

За можливостями, ідеологією і реалізацією, мова найближча до JavaScript, проте Lua відрізняється могутнішими й набагато гнучкішими конструкціями, спроєктованими з метою «не плодити сутності понад необхідне». Хоча Lua не містить поняття класу і об'єкта в явному вигляді, механізми об'єктноорієнтованого програмування (ООП) з підтримкою прототипів (включаючи множинне успадкування) легко реалізуються з використанням метатаблиць, які також дозволяють перевантаження операцій тощо. Реалізована модель ООП (як і в JavaScript) — прототипна.

Lua отримала велике поширення в ролі вбудованої в інші проєкти мови сценаріїв (наприклад, для визначення конфігурації або для написання розширень). Lua комбінує простий процедурний синтаксис з потужними можливостями опису даних через використання асоціативних масивів і розширюваної семантики мови. У Lua використовується динамічна типізація, мовні конструкції перетворюються на байт-код, який виконується поверх регістрової віртуальної машини з автоматичним збирачем сміття. Сам інтерпретатор оформлений у вигляді бібліотеки, легко інтегрованої в проєкти на мовах Сі та Сі++. Код інтерпретатора Lua написаний мовою Сі й розповсюджується під ліцензією MIT.

Історія

Створення мови почалося в 1993. Команда розробників з католицького університету Ріо-де-Жанейро невелика — Роберто Єрусалимський (Roberto Ierusalimschy), Вольдемар Целес (Waldemar Celes) і Луїс Енріке (Luiz Henrique). Спочатку мова замислювалася як описова — для зручності формування великих масивів даних при рішенні завдань обчислювального експерименту і машинного моделювання. Але відтоді мова зазнала значних змін і низки серйозних архітектурних модифікацій. Сьогоднішня популярність Lua така, що Microsoft виділила розробникам грант на створення .NET-версії мови. У багатьох іграх Lua використовується як «скриптовий рушій» завдяки унікальному поєднанню швидкодії, легкості вбудовування в програми та підтримці «розширюваної семантики».

Реалізація

Як і багато інтерпретованих мов програмування, реалізація Lua має окремо компілятор з початкового коду у виконуваний байт-код і віртуальну машину для виконання згенерованого байт-коду. Особливістю є те, що байт-код — це команди не стекової машини, команди віртуального регістрового процесора, який більше відповідає реальним ЦПУ. Таке архітектурне рішення майже прямо транслюється на команди сучасних CPU. Це суттєво зменшує операції з перетворення. Внаслідок зменшення технологічних операцій перетворення, зростає ефективність виконання Lua-скриптів. Стандартна віртуальна машина Lua використовує розподіл пам'яті із прибиранням сміття (аналогічно Java або .NET).

Для завдань, критичних за часом, є JIT-компілятор Lua LuaJIT.

Lua використовує єдиний рядковий пул, що дозволяє зменшити витрати пам'яті на зберігання рядків.

Синтаксис

Класичну програму Hello, world! (Вітаю, світе!) можна написати так:

 print("Вітаю, світе!")

Цикл з лічильником та кроком в одиницю:

for i = 1 , 10 do
   print( i )
end

В результаті будуть виведені числа від 1 до 10.

Для зміни кроку в циклі треба вказати крок третім параметром:

for i = 1 , 10 , 2  do      --  тепер крок циклу дорівнює 2
    print( i )
end

В результаті будуть виведені числа 1, 3, 5, 7 і 9.

Підрахунок факторіалу дає приклад використання рекурсивних функцій:

function factorial(n)
  if n == 0 then
    return 1                    -- Коментар в Lua починається з подвійного дефіса
  else
    return n * factorial(n - 1) -- і закінчується на кінці рядка
  end
end

function factorial2(n) -- коротший еквівалент написаного вище
  return n==0 and 1 or n*factorial2(n - 1)
end
 
print([[кілька
 рядків]])                           -- [[багаторядковий вираз чи коментар треба
 розміщувати в подвійні квадратні дужки]]

Керування потоком

В Lua є один тип умовного тесту: if then end із необов’язковими конструкціями else і elseif then.

Загальний оператор if then end вимагає всіх трьох ключових слів:

if <умова> then
	--statement body
end

Ключове слово else може бути доданим із супровідним блоком інструкцій для керування виконання при виконанні, коли if повертає false:

if умова then
	--statement body
else
	--statement body
end

Виконанням також можна керувати за кількома умовами за допомогою ключових слів elseif then.:

if умова then
	--statement body
elseif умова then
	--statement body
else -- необов’зково
	--optional default statement body
end

Lua має чотири типи умовних циклів: цикл while, цикл repeat (схожий на цикл do while), нумеровий циклfor і загальний цикл for.

--умова = true

while умова do
  --statements
end

repeat
  --statements
until умова

for i = first, last, delta do  --дельта може бути від’ємною, що дозволяє циклу for відраховувати вниз або вгору
  --statements
  --example: print(i)
end

Цей загальний цикл for буде обходити таблицю _G, використовуючи стандартну функцію ітератора pairs, доки вона не поверне nil:

for key, value in pairs(_G) do
  print(key, value)
end

Цикли також можуть бути вкладеними (розміщеними всередині іншого циклу).

local grid = {
  { 11, 12, 13 },
  { 21, 22, 23 },
  { 31, 32, 33 }
}

for y, row in pairs(grid) do
  for x, value in pairs(row) do
    print(x, y, value)
  end
end

Типи даних

В Lua є вісім типів даних: nil (невизначені значення), boolean (логічні значення), number (числа), string (рядки), table (таблиці), function (функції), thread (потоки) та userdata. Дізнатись тип змінної можна за допомогою функції type().

nil

nil — це порожнє значення. Його головні властивості — відрізнятись від будь-якого значення та вказувати на відсутність значення, придатного для якого-небудь використання. Також nil може бути використаним як логічне значення, в такому разі він позначатиме неправду.

Логічні значення

Логічний тип boolean містить два значення: true (правда) та false (неправда).

Числа

Числовий тип в Lua зазвичай представлений дійсними числами з рухомою комою з подвійною точністю, хоча можна зібрати Lua з іншими числами, змінивши визначення в luaconf.h.

Рядки

Рядки в Lua можуть включати в себе будь-який восьмибітний символ. Щоб створити рядковий літерал, вміст рядка потрібно помістити в одинарні (') або подвійні (") лапки. Також можна використовувати рядки з переносами. Для цього використовуються подвійні квадратні дужки n-ного рівня (де [[ — дужки нульового рівня, [=[ — дужки першого рівня, [==[ — дужки другого рівня, і т. д.). Для прикладу, використаємо дужки третього рівня:

 a = [===[рядки
з
переносом
в
"lua"]===]

Можна помітити, що в літералах, створених таким чином, не потрібно екранувати одинарні та подвійні лапки, як це потрібно робити при інших видах запису.

Таблиці

Таблиці є найважливішим типом даних в Lua і є основою для типів даних користувача, таких як структури, масиви, списки, множини. Таблиця в Lua являє собою набір пар — (Ключ, Значення). Ключем може бути будь-яке значення окрім nil.

Таблиці не мають фіксованого розміру. Тому можна додавати скільки завгодно елементів в таблицю динамічно.

Приклад таблиці:

t = { } -- пуста таблиця

t['k'] = 10 -- Ключ k, значення 10

t[20] = " super " -- Ключ 20, значення " super "

t.IP = '192.168.0.1' -- Ключ IP, значення 192.168.0.1

Тепер заповнена таблиця буде виглядати так:

t = {
    k  = 10 ,                  
    [ 20 ] = " super ",
    IP  =  ' 192.168.0.1 '
}

Одинарні та подвійні лапки в Lua — рівнозначні. Варто вибрати один із видів лапок при написанні коду.

Для виводу пар — (Ключ, Значення) з таблиці на екран скористайтесь циклом for, базовою функцією pairs() та функцією print():

for key, val in pairs(t)  do
    print(key, val)
end

В результаті отримаємо пари:

20 super

k 10

IP 192.168.0.1

Таблиці можна використовувати і як звичайні масиви. Для цього варто скористатись записом t = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'}, після чого до елементів можна звертатись за індексом: print(t[2]) --виведе b. Зверніть увагу, що створені таким чином масиви, починаються з одиниці, а не з нуля, як в більшості інших мов.

Функції

Функції в Lua є значеннями першого класу, що означає, що функції можна передавати до інших функцій, повертати з них та використовувати замикання. Функції можуть повертати будь-яку кількість значень. Також функцію можна викликати з будь-якою кількістю параметрів: зайві будуть ігноруватись, а тим, яких не вистачає, буде присвоєно значення nil.

Потоки

Тип thread позначає незалежний потік виконання. Потоки Lua не варто асоціювати з потоками операційної системи, багатопоточна програма може виконуватись навіть в тих системах, які не підтримують потоки.

userdata

Тип userdata використовується для роботи з даними з мови C. В нього немає визначених наперед операцій, проте їх можна визначити за допомогою метатаблиць. Також значення цього типу не можуть бути ні створені, ні змінені з Lua, для цього потрібно використовувати C API.

Використання

Lua у Вікіпедії

У січні 2012 на зустрічі розробників^[9] вікірушія MediaWiki, який використовується для забезпечення роботи Вікіпедії, було прийнято рішення^[10]^[11] про залучення мови Lua для розробки шаблонів. Використовувана на той час система шаблонів не влаштовувала розробників через зайву ускладненість та низьку ефективність. Інтеграція Lua в MediaWiki почалася на початку травня 2012, після виходу релізу MediaWiki 1.19 та міграції проєкту на систему управління початковими текстами Git.

Шаблони дозволяють користувачам MediaWiki автоматизувати створення типового вмісту, що включається в інші сторінки, і створювати інструменти для маніпуляції даними, перетворюючи вікі-текст в якусь подобу мови програмування. Наразі шаблони для MediaWiki створюються з використанням додаткової wiki-розмітки та розширення ParserFunctions, що створює істотні обмеження у функціональності й призводить до витрат значних ресурсів при виконанні. Намір перейти до використання в шаблонах повноцінної мови програмування назрів уже давно, але виникла проблема вибору: розгорнулася палка дискусія між прихильниками Javascript/WikiScript і Lua.

У підсумку перемогла Lua, головним чином завдяки технічно простішій інтеграції в проєкт. Серед інших переваг було названо: ефективна робота з пам'яттю, висока продуктивність (застосовується JIT-компіляція, що робить Lua швидшою за PHP з використанням Zend), компактність і початкова орієнтація на ефективне вбудовування в сторонні застосунки. Робота над експериментальним прототипом на базі Lua почалася у 2011 році й показала, що можна істотно збільшити продуктивність системи шаблонів.

Виноски

↑ Lua: about
↑ https://www.lua.org/authors.html
↑ The lua Open Source Project on Open Hub: Languages Page — 2006.
d:Track:Q124688
↑ https://www.lua.org/about.html
↑ https://www.lua.org/license.html
↑ The lua Open Source Project on Open Hub: Licenses Page — 2006.
d:Track:Q124688
↑ Lua 5.1 Reference Manual — 2019.
↑ A Look at the Design of Lua — [New York]: Association for Computing Machinery, 2018. — ISSN 0001-0782; 1557-7317
d:Track:Q1120519
↑ Lua scripting/Meeting 2012-01-25. Архів оригіналу за 26 травня 2012. Процитовано 3 лютого 2012.
↑ Mailing List Archive: Wikipedia: Wikitech Moving forward with Lua. Архів оригіналу за 4 лютого 2012. Процитовано 3 лютого 2012.
↑ Wikipedia будет использовать Lua в качестве языка для разработки шаблонов. opennet.ru (рос.). Архів оригіналу за 2 лютого 2012. Процитовано 3 лютого 2012.

Посилання

Lua у сестринських Вікіпроєктах
	Портал «Програмування»
	Lua на Мета-вікі^?
	Lua на MediaWiki^?
	Файли у Вікісховищі^?