Lua

Для термина «LUA» см. другие значения.

Lua

Класс языка:	мультипарадигмальный: скриптовый, императивный, функциональный, объектно-ориентированный (прототипный)
Тип исполнения:	интерпретируемый, JIT
Появился в:	1993
Автор(ы):	Роберту Иерузалимски, Валдемар Селиш, Луиш Энрике ди Фигейреду
Релиз:	5.2.1 (14 июня 2012)
Типизация данных:	динамическая, строгая, «утиная»
Основные реализации:	Lua, LuaJIT, LLVM-Lua, LuaCLR, Nua, Lua Alchemy и др.
Диалекты:	MetaLua
Испытал влияние:	Scheme, Снобол, Модула, Клу, C++
Повлиял на:	Io, GameMonkey, Squirrel, Dao, MiniD
Лицензия	лицензия MIT
Сайт:	www.lua.org

Lua ([лу́а], порт. «луна») — интерпретируемый язык программирования, разработанный подразделением Tecgraf Католического университета Рио-де-Жанейро (Computer Graphics Technology Group of Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro in Brazil). Разработанный интерпретатор является свободно распространяемым, с открытыми исходными текстами на языке Си.

По возможностям, идеологии и реализации язык ближе всего к JavaScript, однако Lua отличается более мощными и гораздо более гибкими конструкциями. Хотя Lua не содержит понятия класса и объекта в явном виде, механизмы объектно-ориентированного программирования, включая множественное наследование, легко реализуются с использованием метатаблиц, которые также отвечают за перегрузку операций и т. п. Реализуемая модель объектно-ориентированного программирования — прототипная (как и в JavaScript).

Язык широко используется для создания тиражируемого программного обеспечения — в частности, на нём написан графический интерфейс пакета Adobe Lightroom. Также получил известность как язык программирования уровней и расширений во многих играх (например, World of Warcraft) из-за удобства встраивания, скорости исполнения кода и лёгкости обучения.

История

Lua разработан подразделением Tecgraf (группа технологий компьютерной графики) Католического университета Рио-де-Жанейро в Бразилии, история языка ведёт отсчёт с 1993 года. Авторы языка — Роберту Иерузалимски, Луиш Энрике ди Фигейреду (Luiz Henrique de Figueiredo) и Валдемар Селиш (Waldemar Celes). Lua распространяется свободно, с открытыми исходными текстами на языке Си.

Некоторые возможности

Lua обычно называют мультипарадигменным языком. Он обеспечивает небольшой набор базовых механизмов, которые могут быть расширены для решения различных задач, а не набор сложных жёстких спецификаций, обеспечивающих программирование в единой парадигме.

Так, в Lua отсутствует явная поддержка наследования, однако оно легко реализуется с помощью метатаблиц.

Параллельное присваивание

Подобно таким скриптовым языкам, как Perl, Python, Ruby и Icon, допускает параллельное присваивание. В простейшем случае это позволяет писать выражения вида

x, y = y, x

Типы

Lua представляет собой язык с динамическим определением типов данных. Переменная языка может содержать значения любого типа. Все значения в Lua могут храниться в переменных, использоваться в качестве аргументов при вызове функций и возвращаться в виде результата их выполнения.

В Lua восемь основных типов:

1. nil (неопределенный)
2. boolean (логический)
3. number (числовой)
4. string (строковый)
5. function (функция)
6. userdata (пользовательские данные)
7. thread (поток)
8. table (таблица)

Nil — это тип значения nil [пустое значение], главное свойство которого — отличаться от всех остальных значений и обозначать отсутствие пригодного значения. К типу Boolean относятся значения false (ложь) и true (истина). Значения nil и false считаются ложными, любое другое значение считается истинным. К типу Number относятся обычно вещественные числа (double), но внутреннее представление чисел можно изменить при сборке интерпретатора. Тип String обозначает массивы символов. Строки Lua могут содержать любые 8-битные символы, включая ноль ('\0'). Строки неизменяемы.

Таблицы

Таблицы являются самым важным типом данных в Lua и являются фундаментом для пользовательских типов данных, таких как структуры, массивы, списки, множества. Таблица в Lua представляет собой набор пар — (Ключ, Значение). Ключом может выступать значение любого типа, кроме nil.

Замыкания

Lua поддерживает концепцию замыканий, например:

function makeaddfunc(x)
  -- Возвращает новую анонимную функцию, которая добавляет x к аргументу
  return function(y)
    -- Когда мы ссылаемся на переменную x, которая вне текущей области,
    -- и время жизни которой меньше, чем этой анонимной функции, 
    -- Lua создаёт замыкание.
    return x + y
  end
end
plustwo = makeaddfunc(2)
print(plustwo(5)) -- Выводит 7

Каждый раз, когда вызывается makeaddfunc, создаётся новое замыкание для переменной x, так что каждая возвращаемая анонимная функция будет ссылаться на свой параметр x. Как и у любого другого объекта Lua, временем жизни замыкания управляет сборщик мусора.

Примеры кода

Классическая программа hello world на Lua выглядит вот так:

print("Hello World!")

Для комментариев используется следующий синтаксис, близкий к языкам Ada, SQL и VHDL:

-- Комментарии в Lua начинаются с двойного дефиса и продолжаются до конца строки.
--[[ Многострочные текстовые литералы и комментарии
     берут в двойные квадратные скобки. ]]

Факториал — пример рекурсивной функции:

function factorial(n)
  if n == 0 then
    return 1
  else
    return n * factorial(n - 1)
  end
end

Цикл со счётчиком:

for i = 1,5 do
     -- Statements
end

Работа с функциями как с объектами первого класса демонстрируется в следующем примере, в котором модифицируется поведение функции print:

do
  local oldprint = print   -- Сохраняем текущую функцию print как oldprint
  function print(s)        -- Переопределяем функцию print
    if s == "foo" then
      oldprint("bar")
    else
      oldprint(s)
    end
  end
end

Любой будущий вызов print теперь будет перенаправлен к будущей функции, и благодаря поддержке в Lua лексического контекста, старая функция print будет доступна только посредством новой, модифицированной функции print. Lua также поддерживает замыкания, как описано выше, в соответствующем разделе.

Ключевой особенностью Lua является расширяемая семантика, механизм метатаблиц даёт большие возможности по настройке уникального поведения для таблиц Lua. В следующем примере демонстрируется «бесконечная» таблица. Для любого $n$, fibs[n] даст $n$-е число Фибоначчи с использованием мемоизации.

fibs = { 1, 1 }                          -- Первоначальные значения для fibs[1] и fibs[2].
setmetatable(fibs, {                     
  __index = function(name, n)            -- Вызов функции, если fibs[n] не существует.
    name[n] = name[n - 1] + name[n - 2]  -- Расчёт и мемоизация fibs[n].
    return name[n]                       
  end
})

Реализация

Как и многие интерпретируемые языки программирования, реализация Lua имеет отдельно компилятор с исходного языка в исполняемый байт-код и виртуальную машину для исполнения сгенерированного байт-кода. Причём байт-код — это не команды стековой машины, а команды некоего виртуального процессора с несколькими регистрами, что повышает эффективность исполнения. В стандартной виртуальной машине Lua используется распределение памяти со сборкой мусора (аналогично Java или .NET).

Lua использует единый строковый пул, что позволяет снизить расходы памяти на хранение строк.

Для задач, критичных по времени, имеется JIT компилятор Lua — LuaJIT. Также разработан компилятор llvm-lua, генерирующий код для виртуальной машины LLVM, предоставляющей возможность последующей компиляции в очень эффективный машинный код для процессоров различной архитектуры.

Использование

См. также категорию: Программное обеспечение, использующее Lua

В настоящее время используется в различных проектах, где требуется встроить достаточно быстрый и нетрудный в освоении скриптовый язык программирования — например, в разработке игр, где Lua часто используется между игровым «движком» и данными для написания сценариев поведения/взаимодействия объектов.

Игры

Первыми в разработку компьютерных игр язык Lua внедрила компания LucasArts, начиная с игры Grim Fandango. Авторы языка в своём докладе на конференции HOPL (англ.)русск. вспоминают, что в январе 1997 они получили сообщение от Брета Могилефски, главного разработчика Grim Fandango, где он писал, что, прочитав о языке в статье 1996 года в Dr. Dobb’s Journal, он планирует заменить используемый ими самодельный скриптовый язык SCUMM на Lua. В результате им был создан игровой движок GrimE, используемый также более поздним квестом от LucasArts — Escape from Monkey Island.

В 2003 году в результате опроса на сайте GameDev.net Lua был признан самым популярным скриптовым языком для разработки игр.

Примером игры, программируемой с помощью Lua, является World of Warcraft. На языке Lua описываются уровни игры-головоломки Enigma.

В играх S.T.A.L.K.E.R используется Lua (скрипт смены группировки):

function select_actor_community(actor, npc)
        db.actor:set_character_community("dolg", 0, 0)  -- сменит группировку игрока на "долг"
end

В модификации Garry's Mod Lua является основным инструментом. Используется для реализации игровых режимов и дополнений.

IDE

• Decoda
• Geany
• Lua Development Tools для среды Eclipse

Ссылки

• Официальный сайт разработчиков Lua (англ.)
• Сайт проектов Lua (англ.)
• Сайт пользователей Lua (англ.)
• Cправочное руководство Lua 5.2 (англ.)

История языка

• R. Ierusalimschy, L. H. de Figueiredo, W. Celes The evolution of Lua // Proceedings of ACM HOPL III. 2-1–2-26. — 2007.
• Roberto Ierusalimschy, Luiz Henrique de Figueiredo, Waldemar Celes The evolution of an extension language: a history of Lua. Reprint from Proceedings of V Brazilian Symposium on Programming Languages (2001) B-14–B-28.. Архивировано из первоисточника 4 февраля 2012. Проверено 9 декабря 2011.

Lua-проекты

• Kepler Project team — Платформа веб-разработки под Lua (англ.)
• LuaGL — интерфейс к OpenGL для Lua 5.1
• LuaFAR — движок Lua-плагинов и скриптов для файлового менеджера

Lua на русском

Переводы руководств

• Справочное руководство по языку Lua 5.1
• Русскоязычный мануал по Lua 5.0 — фрагмент справочного руководства по языку Lua 5.0 для написания скриптов для игр Heroes of Might and Magic V и Серп и молот
• Справочное руководство по языку Lua 4.0

Статьи и обзоры

• Создание встраиваемых сценариев на языке Lua, Мартин Страйчер
• Еще один «летний» язык программирования (часть 2; часть 3; часть 4), Андрей Зубинский
• Введение в Lua, Ash Matheson — перевод статьи An Introduction to Lua (англ.)
• Введение в Lua, Keith Fieldhouse — перевод статьи Introducing Lua (англ.)
• Cерия статей о Lua
• Использование Lua в робототехнике