lua - Lua 中有状态迭代器和无状态迭代器的区别

Question

Lua中的无状态迭代器和有状态迭代器有什么区别，请详细解释一下？我们什么时候需要使用无状态，什么时候需要另一个？我需要例子来理解这个概念。

Answer 1

首先让我们同意一个定义:(在 Lua 中)迭代器是一个类似函数的对象，每次调用它时都会返回序列中的下一个值。我认为重写 for 会有所帮助完成的迭代是Lua ref手册:

for itemlist in expression do block end

逻辑上等价于(伪代码):

do
    local func, seq, controlVar = expression
    while true do
        local itemlist = func(seq, controlVar)
        if first of itemlist == nil then break end
        controlVar = first of itemlist

        block (which uses items in itemlist)
   end
end

在哪里 expression是数据的三元组(或返回此类三元组的函数调用):

func是实际的迭代器函数

seq是在

上迭代的序列吗？

controlVar是循环控制变量

迭代状态是在被迭代的序列中查找下一个项目可能需要的任何状态。因此，无状态迭代器是 func不包含任何此类状态:您可以调用 func(seq, controlVar)在任何时候，返回值总是相同的(如果 seq 没有​​改变)；它不取决于通话前发生的事情。

如上所示，Lua 支持一个循环控制变量。因此，为了使序列可以通过无状态迭代器进行迭代，必须能够根据一个循环控制变量确定序列中的下一项。即，必须可以单独从“(s，controlVar)”中找出“下一个项目”。 ipairs()生成执行此操作的迭代器: ipairs(s)返回三元组 (iterFunction, s, 0) ; iterFunction可以给 s和索引 0，并返回 1, s[1] ，然后 2, s[2]等(对于 N 个项目的表格最终什么都没有)。

如果查找序列中的下一项需要多个循环控制变量怎么办？还是取决于其他变量的状态，应该在迭代过程中保存？例子:

无限迭代器可能需要跟踪“第一个”项目，以便一旦到达序列末尾，它可以从第一个项目恢复；

图迭代器可能需要在深度优先搜索中跟踪“最近的兄弟”，以便一旦到达分支的末尾，它就可以继续下一个最近的兄弟。

有状态迭代器保存有关迭代的状态，以便可以找到下一个项目。在 Lua 中，如果迭代器函数是闭包(具有上值的函数)或仿函数(表现为函数的表，即具有 __call 元方法)，则这是可能的。 up 值(闭包)或数据成员(仿函数)可以存储所需的状态。

无状态迭代器总是可以包装成有状态迭代器。对于 ipairs :

function statefulIpairs(s)
    local f, s, var = ipairs(s)
    return function() 
        local i, v = f(s,var)
        var = i
        return i, v
    end
end

这可以称为

tbl = {'a', 'b', 'c', 'd'}
sip = statefulIpairs(tbl) -- sip is stateful iter specific to tbl
for i,v in sip() do print(i,v) end

有状态迭代器的开发人员决定迭代器具有哪些功能:迭代器的 API 可能允许倒带、反转方向或其他操作。这甚至在闭包的情况下也是可能的:可以使用附加参数来访问附加功能。例如，接受第三个参数，当它非 nil 时，重置为序列的开头:

function resetableStatefulIpairs(s)
    local f, s, var = ipairs(s)
    local start = var
    return function(a,b,reset)
        if reset ~= nil then var = start; return end        
        local i, v = f(s,var)
        var = i
        return i, v
    end
end

sip = resetableStatefulIpairs(tbl) -- sip is stateful iter specific to tbl
for i,v in sip() do print(i,v) end
sip(nil, nil, true) -- reset it
for i,v in sip() do print(i,v) end

更新一个更简洁的例子是如何生成一个函数迭代器，它接受命令，这样您就可以“......在序列中的任何位置停止并迭代序列的其余部分 3 次”(根据@deduplicator 的要求):

function iterGen(seq, start)
    local cvar = start or 1
    return function(cmd) 
        if cmd == nil then
            if cvar > #seq then return nil, nil end
            val = seq[cvar]
            cvar = cvar + 1
            return cvar-1, val

        else
            cmd = cmd[1]
            if cmd == 'rewind' then
                cvar = start or 1

            elseif cmd == 'newstart' then
                start = cvar
            end
        end
    end
end

有了以上内容:

> s = {1,2,3,4,5,6,7}
> iter = iterGen(s)
> for i,v in iter do print(i,v); if i==3 then break end  end
1       1
2       2
3       3
> iter {'newstart'} -- save current as the new start pos
> for i,v in iter do print(i,v)  end -- continue till end
4       4
5       5
6       6
7       7
> iter {'rewind'}
> for i,v in iter do print(i,v)  end
4       4
5       5
6       6
7       7
> iter {'rewind'}
> for i,v in iter do print(i,v)  end
4       4
5       5
6       6
7       7

正如所展示的，有状态迭代器没有什么特别之处，除了迭代的状态在迭代器内部这一事实外，如上所述，开发人员可以公开所需的功能，如上面的 rewind 和 newstart。使用无状态迭代器，没有限制。

将迭代器设计为仿函数将是一个更自然的 API，因为从那时起迭代器“函数”具有可以调用的“方法”，但创建可命令函数是一个有趣的挑战。