A Linguagem Lua
Características das Linguagens de Programação
Nome: Rodrigo da S. Yanagisawa
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Visão geral
Lua é uma linguagem de programação interpretada
imperativa, procedural, pequena e leve, projetada para
expandir aplicações em geral, para ser usada como
linguagem extensível (que une partes de um programa feitas
em mais de uma linguagem).
Lua é normalmente descrito como uma linguagem de
múltiplos paradigmas, oferecendo um pequeno conjunto de
características gerais que podem ser estendidas para
encaixar diferentes tipos de problemas, em vez de fornecer
uma especificação mais complexa e rígida para combinar
com um único paradigma.
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Visão geral
Lua é uma linguagem que suporta apenas um pequeno
número de estruturas de dados, tais como valores booleanos,
números (tipicamente double), e strings. Matrizes, listas e
registros podem ser representados por meio da única
estrutura de dados presente na linguagem que é a Tabela
(Table).
Devido à sua eficiência, clareza e facilidade de aprendizado,
passou a ser usada em diversos ramos da programação,
como no desenvolvimento de jogos, controle de robôs,
processamento de texto, etc.
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Visão geral
A distribuição de Lua é gratuita: Lua pode ser usada
para quaisquer propósitos, tanto acadêmicos quanto
comerciais, sem nenhum custo.
Lua foi projetada e implementada por uma equipe no
Tecgraf, o Grupo de Computação Gráfica da Puc-Rio
(Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro).
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Um pouco de História...
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Origens
DEL – Data-Entry Language
Linguagem para Especificação de Diálogos
SOL – Simple Object Language
Linguagem para Descrição de Objetos
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Origens
Origens
Essas duas linguagens foram desenvolvidas de forma
independente entre os anos de 92 e 93, e tinham como
preocupação adicionar flexibilidade a dois diferentes
projetos (ambos eram programas gráficos interativos
para aplicações de engenharia na Petrobras).
Mas...
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1993
DEL e SOL tinham vários problemas em comum.
Roberto Ierusalimschy, Luiz Henrique de Figueiredo e
Waldemar Celes se juntaram para achar uma solução
comum a seus problemas...
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O que eles precisavam?
• Uma “linguagem de configuração genérica”;
• Uma linguagem “completa”;
• Facilmente acoplável;
• Portátil;
• O mais simples possível;
• Sintaxe não intimidante.
Para usuários finais (engenheiros, geólogos etc.)
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“Como estávamos largando ‘Sol’,
um amigo sugeriu um novo nome...”
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E daí surgiu a “Lua”
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Logo, vários projetos no Tecgraf
estavam usando Lua
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"63% of the main Lightroom-team authored
code is Lua", Troy Gaul, Adobe
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Utilização
Lua é utilizada também para implementar software embutido
em equipamentos de rede (switches ethernet), aplicações de
simulação em laboratórios de física (tendo sido esta uma de
suas primeiras utilizações fora da PUC-Rio, no Observatório
Astrofísico de Smithsonian) etc.
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Utilização
Por ter sido desenvolvida completamente em ANSI C, as
bibliotecas de Lua podem ser usadas em qualquer plataforma
que tenha um compilador compatível com o padrão ANSI. Lua já
foi compilada para, entre outras, DOS, Linux, Windows
9x/NT/2000/Me, Solaris, SunOs, AIX, Irix, EPOC, PalmOs,
Macintosh, Playstation 2 e PSP- a lista cresce a cada dia.
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Lua nos Games (o início)
From: Bret Mogilefsky <[email protected]>
To: "[email protected]'" <[email protected]>
Subject: LUA rocks! Question, too.
Date: Thu, 9 Jan 1997 13:21:41 -0800
Hi there...
After reading the Dr. Dobbs article on Lua I was very eager to check it out, and
so far it has exceeded my expectations in every way! It‘s elegance and
simplicity astound me. Congratulations on developing such a well-thought out
language.
Some background: I am working on an adventure game for the LucasArts
Entertainment Co., and I want to try replacing our older adventure game
scripting language, SCUMM, with Lua.
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Utilização
Lua no desenvolvimento de games
Uma pesquisa realizada em setembro de 2003 pela gamedev.net que
a grande maioria dos jogos (72%) é desenvolvida com o auxílio de
uma linguagem de script.
Acoplar uma linguagem de script em um jogo traz vários benefícios. A
linguagem de script pode ser usada para efetivamente implementar o
script do jogo, para definir objetos e seus comportamentos, para
gerenciar os algoritmos de inteligência artificial e controlar os
personagens, e ainda para tratar os eventos de entrada e descrever a
interface com o usuário.
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Utilização
Lua no desenvolvimento de games
A escolha de uma linguagem de script simples permite ainda que seja
dado a roteiristas e artistas acesso programável ao jogo, a fim de que
eles que possam experimentar novas idéias e variações. Esses
profissionais conduzem a maior parte do desenvolvimento real do jogo
mas não são em geral programadores profissionais e não estão
familiarizados com técnicas sofisticadas de programação.
Pesquisa na gamedev.net (set/2003):
• 20% usam Lua
• 7% usam Phyton
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Características
Lua é uma linguagem de extensão projetada para dar suporte à
programação procedural, oferecendo facilidades para descrição
de dados. No contexto da programação de jogos, isso significa
que Lua possibilita combinar a descrição de objetos e a
programação de seus comportamentos num mesmo contexto.
Lua é uma biblioteca implementada em C, podendo ser
compilada em qualquer plataforma que tenha um compilador C
padrão. Lua também pode ser compilada sem alterações como
uma biblioteca C++.
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Características
Por ser uma linguagem de extensão, Lua trabalha acoplada a
uma aplicação hospedeira (host). Essa aplicação pode criar e ler
valores armazenados em Lua, executar funções de Lua e
registrar funções C no ambiente de Lua. As funções C
registradas em Lua, por sua vez, podem ser invocadas de
programas Lua. Dessa forma, podemos conciliar as facilidades
de uma linguagem de script oferecidas por Lua com a eficiência
das linguagens C e C++. A distribuição da linguagem Lua inclui
um programa hospedeiro, lua.c, que pode ser usado para
executar scripts Lua interativamente ou em batch.
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Características
Para que uma aplicação tenha acesso a Lua, precisamos abrir a
biblioteca. Ao final, a aplicação deve fechar a biblioteca. Após a
abertura da biblioteca, a aplicação pode usar os recursos
oferecidos por Lua, como por exemplo, executar scripts Lua e
acessar dados armazenados em Lua. Programas ou scripts Lua
são armazenados em arquivos (usualmente com extensão .lua)
ou em strings da aplicação. Um arquivo ou string com código
Lua caracteriza o que chamamos de chunk, que é simplesmente
uma seqüência de comandos Lua.
28
A Linguagem
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Variáveis e Tipos
Em Lua, as variáveis não têm tipos associados a elas: os tipos estão
associados aos valores armazenados nas variáveis. Dessa forma, uma
mesma variável pode num momento armazenar um valor de um tipo e
depois passar a armazenar o valor de outro tipo (naturalmente, a
variável deixa de armazenar o valor inicial). O trecho de código abaixo
ilustra o uso de variáveis armazenando diferentes valores:
a = "Exemplo"
b = 1.23
...
b = nil
a=3
-- a armazena string
-- b armazena numero
-- b armazena nil
-- a armazena numero
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Variáveis e Tipos
Em Lua, variáveis globais não precisam ser declaradas. Quando
escrevemos a = 3, a variável a é, por default, uma variável global. Se
desejarmos que uma variável tenha escopo local (a um bloco ou
chunk), devemos declará-la previamente usando a palavra reservada
local.
Por exemplo:
local a
...
a=3
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Os valores em Lua podem ser de oito tipos:
Tipo nil
O tipo nil representa o valor indefinido. Todas as variáveis ainda não
inicializadas assumem o valor nil. Assim, se o código:
a=b
for encontrado antes de qualquer atribuição à variável b, então esta é
assumida como contendo o valor nil, o que significa que a também
passa a armazenar nil, independentemente do valor anteriormente
armazenado em a.
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Tipo number
O tipo number representa valores numéricos. Lua não faz distinção entre
valores numéricos com valores inteiros e reais. Todos os valores
numéricos são tratados como sendo do tipo number. Assim, o código
a=4
b = 4.0
c = 0.4e1
d = 40e-1
armazena o valor numérico quatro nas variáveis a, b, c e d.
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Tipo string
O tipo string representa cadeia de caracteres. Uma cadeia de caracateres
em Lua é definida por uma seqüência de caracteres delimitadas por
aspas simples (' ') ou duplas (" ").
Por simplicidade, quando a cadeia de caracteres é delimitada por aspas
duplas, pode-se usar aspas simples no seu conteúdo, sem necessidade
de tratá-las como seqüências de escape. Entretanto, para reproduzir na
cadeia de caracteres as aspas usadas como delimitadoras, é necessário
usar os caracteres de escape. Assim, são válidas e equivalentes as
seguintes atribuições:
s = "Olho d'agua"
s = 'Olho d\'agua'
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Tipo function
Funções em Lua são consideradas valores de primeira classe. Isto
significa que funções podem ser armazenadas em variáveis, passadas
como parâmetros para outras funções, ou retornadas como resultados. A
definição de uma função equivale a atribuir a uma variável global o valor
do código que executa a função.
function func1 (...)
...
end
que pode posteriormente ser executada através de uma chamada de
função:
func1(...)
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Tipo userdata
O tipo userdata permite que dados C arbitrários possam ser
armazenados em variáveis Lua.
Este tipo corresponde a um bloco de memória e não tem operações prédefinidas em Lua, exceto atribuição e teste de identidade. Contudo,
através do uso de metatables, o programador pode definir operações
para valores userdata. Valores userdata não podem ser criados ou
modificados em Lua, somente através da API C. Isto garante a
integridade dos dados que pertencem ao programa hospedeiro.
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Tipo table
O tipo table implementa arrays associativos, isto é, arrays que podem
ser indexados não apenas por números, mas por qualquer valor (exceto
nil).
Tabelas podem ser heterogêneas; isto é, elas podem conter valores de
todos os tipos (exceto nil).
Tabelas são o único mecanismo de estruturação de dados em Lua; elas
podem ser usadas para representar arrays comuns, tabelas de símbolos,
conjuntos, registros, grafos, árvores, etc. Para representar registros, Lua
usa o nome do campo como um índice.
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Tipo thread
O tipo thread representa fluxos de execução independentes e é usado
para implementar co-rotinas. Não confunda o tipo thread de Lua com
processos leves do sistema operacional. Lua dá suporte a co-rotinas em
todos os sistemas, até mesmo naqueles que não dão suporte a processos
leves.
Tipo boolean
Boolean é o tipo dos valores false e true.
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Atribuição simples e múltipla
É possível atribuir diversas variáveis em um mesmo comando.
Por exemplo:
s, v = "Linguagem Lua", 2
Quando o número de variáveis listadas à esquerda do sinal de igualdade é
diferente do número de resultados à direita da igualdade, a linguagem
automaticamente ajusta as listas: ou preenchendo as últimas variáveis da
esquerda com valores nils ou descartando os últimos resultados da direita.
Por exemplo:
a, b = 2
c, d = 2, 4, 6
O código acima atribui 2 à variável a, nil à variável b, 2 à variável c, 4 à variável
d, e despreza o valor 6.
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Atribuição simples e múltipla
A possibilidade de atribuição múltipla permite a troca de valores
armazenados em duas variáveis com um único comando.
Portanto
a, b = b, a
faz com que a receba o valor anteriormente armazenado por b e que b
receba o valor anteriormente armazenado por a, sem necessidade de
variáveis temporárias.
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Operadores relacionais
Os operadores relacionais disponíveis em Lua são:
< menor que
> maior que
<= menor que ou igual a
>= maior que ou igual a
== igual a
~= diferente de
Os operadores relacionais retornam o valor nil quando o resultado é falso e o valor
1 quando o resultado é verdadeiro. Assim, as atribuições
a=4<3
b=4>3
armazenam em a o valor nil e em b o valor 1.
Os operadores >, <, >=, <= só são aplicáveis em dados do tipo number ou string, e
têm a interpretação usual.
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Controle de fluxo – (if)
if condição then
bloco
end
ou
ou ainda
if condição then
bloco1...
else
bloco2...
end
if condição1 then
bloco1
elseif condição2 then
bloco2
...
elseif condiçãoN then
bloco N
else
bloco N+1
end
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Laço iterativo – (while)
while condição1 do
bloco
end
Exemplo:
f=1
i=n
while i > 0 do
f=f*i
i=i–1
end
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Laço iterativo – (repeat)
repeat
bloco
until condição1
Exemplo:
f=1
i=n
while i > 0 do
f=f*i
i=i–1
end
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Laço iterativo – (for)
for var = exp1, exp2, exp3 do
bloco
end
Exemplo:
for i = 10, 1, -1 do
print(i)
end
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Funções
A linguagem Lua trata funções como valores de primeira classe. Isto quer
dizer que funções podem ser armazenadas em variáveis, podem ser
passadas como parâmetros para outras funções e podem ser retornadas
como resultados de funções.
function nome ( [lista-de-parâmetros] )
bloco de comandos
end
A chamada da função segue a forma básica
nome ( [lista-de-argumentos] )
Lua passa parâmetros por valor. Isto quer dizer que quando se altera o valor
de um parâmetro dentro de uma função, altera-se apenas o valor da variável
local correspondente ao parâmetro. O valor da variável passada como
argumento na chamada da função permanece inalterado.
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Funções
Os valores retornados por uma função são ajustados para a atribuição na
linha que faz a chamada. Para exemplificar, supõe-se uma função que
incrementa os valores de um ponto cartesiano (x, y):
function translada (x, y, dx, dy)
return x+dx, y+dy
end
Considera-se, agora, que a chamada da função é feita por:
a, b = translada(20, 30, 1, 2)
Assim, a recebe o valor 21 (=20+1) e b recebe o valor 32 (=30+2).
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Funções
Seguindo o mesmo exemplo, se a chamada fosse
a = translada(20, 30, 1, 2)
Então o segundo valor retornado seria desprezado, e a receberia o valor 21.
Por outro lado, a atribuição:
a, b, c = translada(20, 30, 1, 2)
Faria a= 21, b = 32 e c = nil.
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LuaJava
Uma ferramenta de scripting para Java
LuaJava é uma biblioteca que permite estender a linguagem Java
usando Lua como ferramenta de scripting.
A grande jogada da biblioteca LuaJava é permitir interoperabilidade total
entre o ambiente Java e o ambiente Lua. Você pode, por exemplo, criar
classes em Lua e usar uma interface para instanceá-las em Java, ou
então “importar” uma biblioteca escrita em Java (seja ela criada por você
ou do pacote padrão) e usar em seus scripts Lua.
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LuaState
O principal objeto da LuaJava é o LuaState. O LuaState guarda uma
referencia para a máquina virtual Lua, e é a partir dele que você vai
carregar arquivos de script, registrar classes, chamar funções, etc.
public static void main(String[] args){
LuaState luaState;
luaState = LuaStateFactory.newLuaState();
luaState.openLibs();
luaState.LdoFile("helloworld.lua");
luaState.close();
}
No arquivo .lua
print("Hello World")
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99 Bottles of Beer
function PrintBottleNumber(n)
local bs
if n == 0 then
bs = "No more bottles"
elseif n == 1 then
bs = "One bottle"
else
bs = n .. " bottles"
end
return bs .. " of beer"
end
for bn = 99, 1, -1 do
write(PrintBottleNumber(bn), " on the wall, \n")
write(PrintBottleNumber(bn), "\n")
write("Take one down and pass it around,\n")
write(PrintBottleNumber(bn-1), " on the wall, \n\n")
end
write("No more bottles of beer on the wall,\nNo more bottles of beer\n")
write("Go to the store, buy some more!\n")
51
Obrigado!
52
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