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和另一个？我需要一些例子来理解这个概念。

Answer 1

首先让我们就定义达成一致:(在Lua中）迭代器是一个 function 类似的对象，每次调用它时都会返回序列中的下一个值。我认为重写for迭代有助于完成Lua ref手册：

for itemlist in expression do block end

在逻辑上等同于（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

其中expression是数据的三元组（或返回这种三元组的函数调用）：

func是实际的迭代器函数
seq是正在迭代的序列
controlVar是循环控制变量

迭代状态是找到迭代序列中的下一个项目所需的任何状态。因此，无状态迭代器是func不包含任何此类状态的迭代器：您可以随时调用func(seq, controlVar)，返回值将始终相同（如果seq未更改）;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个项目。即，必须能够单独从“（s，controlVar）”中找出“下一个项目”。 ipairs()生成一个执行此操作的迭代器：ipairs(s)返回三元组(iterFunction, s, 0); iterFunction可以被赋予s并且索引为0，然后返回1, s[1]，然后返回2, s[2]等等（对于N个项目的表，最终没有。）

如果查找序列中的下一个项目需要多个循环控制变量，该怎么办？或者取决于其他变量的状态，这些变量应该在迭代期间保存？示例：

无穷无尽的迭代器可能需要跟踪“第一”项，以便一旦到达序列结束，它就可以在第一项恢复;
图形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，如果迭代器函数是一个闭包（具有upvalues的函数）或一个functor（一个表现为函数的表，即具有__call元方法），则这是可能的。 up值（闭包）或数据成员（functor）可以存储所需的状态。

无状态迭代器总是可以包装到有状态迭代器中。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

然后可以将其称为

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者决定迭代器具有哪些功能：迭代器的API可以允许倒带，反转方向或其他操作。在闭包的情况下甚至可以实现：可以使用附加参数来访问其他功能。例如，接受第三个参数，当非零时，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接受命令的函数迭代器，这样你就可以“......停止序列中的任何地方并迭代序列的其余部分3次”（如@deduplicator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

以上：

> 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

如上所述，除了迭代状态在迭代器内部之外，有状态迭代器没有什么特别之处，因此如上所述，开发人员需要公开所需的功能，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。

Answer 2

有状态和无状态迭代器之间的区别很简单：

有状态迭代器具有内部状态，因此您无法创建它们，稍微运行它们，然后使用相同的迭代器重复请求序列结束。 string.gmatch(...)返回了一个很好的例子。

相比之下，无状态迭代器是其输入的纯函数，所有状态都是外部的。最着名的是pairs(a)返回（如果没有定义a, next元方法则返回__pairs）和ipairs返回（如果没有`__ipairs元方法则返回{{1}}。如果你想反复遍历序列的结尾，只需将参数存储在某处保存。

Lua中有状态和无状态迭代器之间的区别

2 个答案: