第八章：Lua标准库与应用实例

Lua 标准库提供了一系列有用的函数和模块，可以帮助我们更高效地完成常见任务。本章将介绍一些重要的标准库，并通过实际应用来展示它们的用法。

8.1 字符串库

字符串库提供了处理字符串的各种函数。

local s = "Hello, Lua!"
-- 字符串长度
print(#s)  -- 输出: 11
-- 字符串转换
print(string.upper(s))  -- 输出: HELLO, LUA!
print(string.lower(s))  -- 输出: hello, lua!
-- 子字符串
print(string.sub(s, 1, 5))  -- 输出: Hello
-- 查找和替换
print(string.find(s, "Lua"))  -- 输出: 8    10
print(string.gsub(s, "Lua", "World"))  -- 输出: Hello, World!    1
-- 字符串格式化
print(string.format("Pi: %.2f", math.pi))  -- 输出: Pi: 3.14

8.2 表处理库

表处理库提供了操作表的函数。

local t = {10, 20, 30, 40, 50}
-- 插入和删除
table.insert(t, 60)
table.remove(t, 1)
print(table.concat(t, ", "))  -- 输出: 20, 30, 40, 50, 60
-- 排序
table.sort(t)
print(table.concat(t, ", "))  -- 输出: 20, 30, 40, 50, 60
-- 最大值（Lua 5.2+）
print(table.maxn(t))  -- 输出: 5

8.3 数学库

数学库提供了基本的数学函数。

-- 基本运算
print(math.abs(-10))  -- 输出: 10
print(math.floor(3.7))  -- 输出: 3
print(math.ceil(3.7))  -- 输出: 4
-- 三角函数
print(math.sin(math.pi / 2))  -- 输出: 1.0
-- 随机数
math.randomseed(os.time())
print(math.random())  -- 输出: 0到1之间的随机数
print(math.random(1, 10))  -- 输出: 1到10之间的随机整数

8.4 输入输出库

IO库提供了文件操作和标准输入输出的功能。

-- 读取文件
local file = io.open("example.txt", "r")
if file then
    local content = file:read("*all")
    print(content)
    file:close()
end
-- 写入文件
local file = io.open("output.txt", "w")
if file then
    file:write("Hello, World!\n")
    file:close()
end
-- 用户输入
print("Enter your name:")
local name = io.read()
print("Hello, " .. name)

8.5 操作系统库

OS库提供了与操作系统交互的函数。

-- 当前时间
print(os.date())  -- 输出当前日期和时间
-- 执行系统命令
os.execute("echo Hello from system")
-- 获取环境变量
print(os.getenv("PATH"))
-- 测量代码执行时间
local start = os.clock()
for i = 1, 1000000 do end
print(string.format("Time taken: %.2f seconds", os.clock() - start))

8.6 实例：配置文件解析器

让我们创建一个简单的配置文件解析器，它可以读取和写入配置文件。

local ConfigParser = {}
function ConfigParser.read(filename)
    local config = {}
    local file = io.open(filename, "r")
    if not file then return config end
    for line in file:lines() do
        local key, value = line:match("^(%w+)%s*=%s*(.+)$")
        if key and value then
            config[key] = value
        end
    end
    file:close()
    return config
end
function ConfigParser.write(filename, config)
    local file = io.open(filename, "w")
    if not file then return false end
    for key, value in pairs(config) do
        file:write(string.format("%s = %s\n", key, value))
    end
    file:close()
    return true
end
-- 使用示例
local config = ConfigParser.read("config.ini")
config.newSetting = "value"
ConfigParser.write("config.ini", config)

8.7 实例：简单的文本游戏

最后，让我们使用学到的知识创建一个简单的文本冒险游戏。

local game = {
    player = {
        name = "",
        health = 100,
        inventory = {}
    },
    locations = {
        {name = "Forest", description = "A dark and mysterious forest."},
        {name = "Cave", description = "A damp and echoing cave."},
        {name = "Mountain", description = "A tall and snowy mountain."}
    },
    currentLocation = 1
}
function game.start()
    print("Welcome to the Text Adventure!")
    print("What's your name?")
    game.player.name = io.read()
    print("Hello, " .. game.player.name .. "! Your adventure begins.")
    game.showLocation()
end
function game.showLocation()
    local location = game.locations[game.currentLocation]
    print("\nYou are in the " .. location.name)
    print(location.description)
    game.showOptions()
end
function game.showOptions()
    print("\nWhat would you like to do?")
    print("1. Move to next location")
    print("2. Check inventory")
    print("3. Quit")
    local choice = tonumber(io.read())
    if choice == 1 then
        game.moveToNextLocation()
    elseif choice == 2 then
        game.checkInventory()
    elseif choice == 3 then
        print("Thanks for playing!")
        os.exit()
    else
        print("Invalid choice. Try again.")
        game.showOptions()
    end
end
function game.moveToNextLocation()
    game.currentLocation = game.currentLocation % #game.locations + 1
    game.showLocation()
end
function game.checkInventory()
    print("\nInventory:")
    if #game.player.inventory == 0 then
        print("Your inventory is empty.")
    else
        for _, item in ipairs(game.player.inventory) do
            print("- " .. item)
        end
    end
    game.showOptions()
end
-- 开始游戏
game.start()

练习

1. 扩展配置文件解析器，使其支持注释和节（sections）。
2. 为文本游戏添加更多功能，如战斗系统、物品收集和使用等。
3. 创建一个使用 Lua 标准库的简单日志系统，支持不同的日志级别和输出格式。

通过本章的学习，你应该能够熟练使用 Lua 的标准库，并能够将这些知识应用到实际项目中。这些库和技能将大大提高你的 Lua 编程效率和能力。