第三章：控制结构与函数

控制结构和函数是任何编程语言的核心部分，Lua也不例外。

本章将详细介绍Lua中的条件语句、循环结构以及函数的定义和使用。

3.1 条件语句 (if-else)

条件语句允许程序根据不同的条件执行不同的代码块。Lua提供了灵活的if-else结构来实现条件判断。

基本if语句

最简单的if语句语法如下：

if condition then
    -- 代码块
end

例如：

local age = 18
if age >= 18 then
    print("You are an adult.")
end

if-else语句

当条件不满足时，我们可能想执行另一段代码。这时可以使用if-else结构：

if condition then
    -- 条件为真时执行的代码
else
    -- 条件为假时执行的代码
end

例如：

local age = 16
if age >= 18 then
    print("You are an adult.")
else
    print("You are a minor.")
end

if-elseif-else多重条件语句

对于多个条件的判断，我们可以使用if-elseif-else结构：

if condition1 then
    -- 代码块1
elseif condition2 then
    -- 代码块2
elseif condition3 then
    -- 代码块3
else
    -- 默认代码块
end

例如：

local score = 75

if score >= 90 then
    print("A")
elseif score >= 80 then
    print("B")
elseif score >= 70 then
    print("C")
elseif score >= 60 then
    print("D")
else
    print("F")
end

嵌套条件语句

条件语句可以嵌套使用：

local x = 10
local y = 20

if x > 0 then
    if y > 0 then
        print("Both x and y are positive")
    else
        print("x is positive, but y is not")
    end
else
    print("x is not positive")
end

使用and和or进行复合条件判断

Lua允许使用逻辑运算符来组合多个条件：

local age = 25
local hasLicense = true

if age >= 18 and hasLicense then
    print("You can drive")
end

if age < 18 or not hasLicense then
    print("You cannot drive")
end

3.2 循环 (while, repeat-until, for)

循环允许我们多次执行相同的代码块。Lua提供了几种不同类型的循环结构。

while循环

while循环在条件为真时重复执行代码块：

while condition do
    -- 循环体
end

例如：

local count = 1
while count <= 5 do
    print(count)
    count = count + 1
end

repeat-until循环

repeat-until循环至少执行一次循环体，然后在条件为真时结束循环：

repeat
    -- 循环体
until condition

例如：

local num = 1
repeat
    print(num)
    num = num + 1
until num > 5

数值for循环

数值for循环用于在一个数值范围内进行迭代：

for var = start, end, step do
    -- 循环体
end

例如：

for i = 1, 5 do
    print(i)
end

-- 使用步长
for i = 10, 1, -2 do
    print(i)
end

泛型for循环

泛型for循环可以遍历表或其他可迭代对象：

for key, value in pairs(table) do
    -- 循环体
end

例如：

local fruits = {"apple", "banana", "orange"}
for index, fruit in ipairs(fruits) do
    print(index, fruit)
end

循环控制：break和goto

break语句用于立即退出当前循环：

for i = 1, 10 do
    if i > 5 then
        break
    end
    print(i)
end

Lua 5.2及以上版本支持goto语句，可以用于复杂的流程控制：

for i = 1, 10 do
    if i == 5 then
        goto continue
    end
    print(i)
    ::continue::
end

3.3 函数定义和调用

函数是Lua中的一等公民，可以像其他值一样被操作。

基本函数定义和调用

function greet(name)
    print("Hello, " .. name)
end

greet("Alice")  -- 输出: Hello, Alice

局部函数和全局函数

使用local关键字定义局部函数：

local function add(a, b)
    return a + b
end

匿名函数

函数可以不需要名字，直接赋值给变量：

local multiply = function(a, b)
    return a * b
end

print(multiply(4, 5))  -- 输出: 20

函数作为参数

function applyOperation(func, a, b)
    return func(a, b)
end

print(applyOperation(function(x, y) return x + y end, 2, 3))  -- 输出: 5

3.4 参数和返回值

可变参数函数

使用...定义可变参数函数：

function sum(...)
    local result = 0
    for _, v in ipairs({...}) do
        result = result + v
    end
    return result
end

print(sum(1, 2, 3, 4))  -- 输出: 10

多返回值

Lua函数可以返回多个值：

function getNameAndAge()
    return "Alice", 30
end

local name, age = getNameAndAge()
print(name, age)  -- 输出: Alice 30

3.5 闭包和递归

闭包

闭包是一个函数以及其相关的引用环境的组合：

function counter()
    local count = 0
    return function()
        count = count + 1
        return count
    end
end

local c = counter()
print(c())  -- 输出: 1
print(c())  -- 输出: 2

递归

递归是函数调用自身的过程：

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

print(factorial(5))  -- 输出: 120

这就是Lua控制结构和函数的基本概念。

通过这些工具，你可以构建复杂的程序逻辑和算法。