两个函数彻底理解Lua中的闭包

本文通过两个函数彻底搞懂Lua中的闭包，相信看完这两个函数，应该能理解什么是Lua闭包。废话不多说，上 code：

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                             I'm jacc.kim

    CreateDate: 2017-08-18 11:19:20 
    FileName  : closure.lua
    Version   : 1.00
    Author    : jacc.kim
    Summary   : 

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 * summary     : 利用闭包实现带状态的迭代器
 * param       : collection 集合.
 * return      : !!!重点注意:函数的返回值是重点.返回值是:一!个!函!数!.而该返回的函数是一个闭包.
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local function elementIterator(collection)
    -- nIndex 为 elementIterator() 函数的一个局部变量.标记着 collection 当前处理到的 collection 的下标位置 .
    -- 这边为每个闭包"实例"初始化它们的"成员变量"的值.(不理解这句的,可先跳过)
    local nIndex               = 0;
    -- nCollectionCount 为 elementIterator() 函数的一个局部变量.记录着命令 collection 的长度信息
    -- 这边为每个闭包"实例"初始化它们的"成员变量"的值.(不理解这句的,可先跳过)
    local nCollectionCount     = #collection;
    
    -- 闭包.
    -- 说明:01.在 Lua 中,函数内部可以定义函数,被定义的内部函数可以访问到外层函数定义的局部变量(如:上面的 nIndex、nCollectionCount、collection等,注意:
    --     外层函数的参数其实就是个局部变量).
    --     02.并且非常重要的(闭包的特性:)这些外层函数定义的局部变量的状态会被闭钮函数保持住.如 nIndex 起初的时候为 0 值,执行完下面的
    --       nIndex = nIndex + 1; 后, nIndex 的值为 1,之后,再次调用该闭包函数时, nIndex = nIndex + 1; 后, nIndex 的值就变为 2.
    --     03.在Lua中,函数是第一类值.因此,函数可以被赋值给一个变量(局部或全局)、可以作为函数参数传递、可以作为函数的返回值返回.因此,这边可以 return 该闭包函数.
    return function ()
        -- nIndex 为 外层函数的一个局部变量.但 nIndex 的状态会被该内部函数(可理解为闭包函数)记忆保持住.因此,每次调用该闭包函数量.nIndex的值部是不断累加的.
        -- (有点类似 C++ 的 static 特性(注意:仅仅只是类似,不能等同).如:
        -- static auto nIndex = 0;
        -- nIndex = nIndex + 1; // 或 ++nIndex
        -- )
        nIndex                 = nIndex + 1;    -- feature of Colsure
        -- nCollectionCount 为外层函数的一个局部变量.同样的该变量的状态也会被保持住.但在该闭包函数中,没有去改变 nCollectionCount 的值.因此,该值就一
        -- 值为集合 collection 的长度.
        
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        -- 现在重点分析一下这个闭包函数.在此之前,先再介绍另外一个Lua的特性.在Lua中,一个函数可以没有返回值、可以只返回一个值、也可以返回多个值.重点就是要看上下文本
        -- 到底需要一个函数返回多少个值出去.Ok,这点说明暂时先到此为止.下面先分析一下该闭包函数.当调用该闭包函数时,
           (!!!这点很重要啊)如果下面的 if 语句条件成立,则该函数会有一个返回值,返回外层函数的参数(collection)的对应索引位置处的元素.
           (!!!这点更加重要)如果下面的 if 语句条件不成立,则该闭包函数是没有返回值,或者根据上下文,可以返回多个的 nil 值.
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        if (nIndex <= nCollectionCount) then
            return collection[nIndex];
        end
    end
end

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 * summary    : 测试上面设计的利用闭包实现的迭代器
 * param      : collection 待测试的集合.
 * !!!note    : 01.此处的目的:通过该函数,我们彻底理解闭包在此处起到的作用.
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local function traversalCollection()
    -- collection 为测试数据.
    local collection           = { "apple", "pear", "orange" };
    -- 这是 Lua 的一个泛型 for 循环.完了完了,没办法理解该for循环?不怕,下面我们来彻底搞懂它(注意:搞懂该for循环,我们也就彻底理解什么是闭包).请看下面的注释.
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    for 循环的定义,其实可以理解为:
    for (条件)
    do
        // some code here........
    end
    如果for的条件成立,则会执行for后面的语句块 do ... end 中的语句.否则for循环结束.
    此处将下面for循环改写成另外一种"等价"的写法
    local iter = elementIterator(collection);
    for element = iter() do
        print(element);
    end
    或者干脆改写成 while 语句更容易理解
    local iter = elementIterator(collection);        -- elementIterator()函数其实就好比一个工厂一样,调用一次,产生一个闭包"实例"
    local element = iter();                          -- 注意:此处 iter() 就是在调用闭凶函数
    while element do
        print(element);
        element = iter();                            -- 注意:此处 iter() 就是在调用闭凶函数
    end
    前文已在 elementIterator() 中的闭包函数中详细说明了闭包函数的特性,闭包函数会保持外层函数的状态信息.因此,调用 iter() 函数将返回一个 collection 集合的
    元素,再调用一次将返回下一个元素,一直调用,最后因元素遍历结束,所以最终会返回一个nil被 element 接收.此时 while 循环结束(注意:Lua中 nil 与 false 都认为是假).
    至此,相当闭包大家也都理解了.
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    for element in elementIterator(collection) do
        print(element);
    end
end

traversalCollection();

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上文比较神奇的地方有两处:
一为 local iter = elementIterator(collection); 中的 elementIterator(collection)
解释:elementIterator(collection) 有点类似一个工厂.调用一次则会 产生一个闭包"实例"(该实例"地址"被保存到 iter 变量).而该闭包"实例"拥有
 nIndex、nCollectionCount、collection "成员"变量.这些变量是它的自己的状态属性.
如果此时再调用一次 elementIterator(collection) 则又会产生一个新的闭包"实例".每个闭包实例都将有自己的一份状态属性.这些状态属性的初始化,都是
在闭包函数所在的外层函数处进行初始化(具体可见前文注释).

二为  element = iter(); 中的 iter()
解释:iter() 简单一点理解,其实就是在调用一个函数而已,仅此而已.然后这个函数返回一个值.只是这个函数比较特别,它有点像c++中的类一样,有自己的状态属性,调用
时,它会根据自己所记录的状态属性数据,进行相应逻辑处理,并返回对应的值.

总结:
    Lua中的闭包,说它是一个(类似c++中的)类,它不是;
    Lua中的闭包,说它是一个函数,它也不完全算是.只是它有点像c++中的函数,并且函数中有一些静态局部变量一样.但这样理解也不完全对.因为c++中的静态局部变量
    在整个程序生命周期内,仅一份实例(处于全局静态存储区中);
    Lua中的闭包,其实是像c++中的lambda的,但它们也不能完全等价;
    
    那么Lua中的闭包到底像什么?个人认为它与c++中的仿函数是一样的.因为它们使用上都像函数,但又都可以持有自己的状态属性数据.而且又都可以产生任意多个的"实例"。
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