Lua运算符与表达式

发布时间: 2025-03-24 12:03

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# Lua运算符与表达式

本文将介绍Lua中的运算符和表达式，帮助你理解如何在Lua中进行各种运算操作。

## 算术运算符

Lua提供了以下算术运算符：

| 运算符 | 描述 | 示例 |
|--------|------|------|
| + | 加法 | a + b |
| - | 减法 | a - b |
| * | 乘法 | a * b |
| / | 除法 | a / b |
| % | 取模 | a % b |
| ^ | 幂运算 | a ^ b |
| - | 负号 | -a |

示例：

```lua
local a = 10
local b = 3

print("加法：" .. a + b)         -- 输出：13
print("减法：" .. a - b)         -- 输出：7
print("乘法：" .. a * b)         -- 输出：30
print("除法：" .. a / b)         -- 输出：3.3333333333333
print("取模：" .. a % b)         -- 输出：1
print("幂运算：" .. a ^ 2)       -- 输出：100
print("负号：" .. -a)            -- 输出：-10
```

## 关系运算符

关系运算符用于比较两个值，返回布尔值（true或false）：

| 运算符 | 描述 | 示例 |
|--------|------|------|
| == | 等于 | a == b |
| ~= | 不等于 | a ~= b |
| > | 大于 | a > b |
| < | 小于 | a < b |
| >= | 大于等于 | a >= b |
| <= | 小于等于 | a <= b |

示例：

```lua
local a = 10
local b = 20

print(a == b)    -- 输出：false
print(a ~= b)    -- 输出：true
print(a > b)     -- 输出：false
print(a < b)     -- 输出：true
print(a >= b)    -- 输出：false
print(a <= b)    -- 输出：true

-- 字符串比较
local str1 = "hello"
local str2 = "world"
print(str1 < str2)  -- 输出：true（按字典序比较）
```

## 逻辑运算符

Lua提供了三个逻辑运算符：

| 运算符 | 描述 | 示例 |
|--------|------|------|
| and | 逻辑与 | a and b |
| or | 逻辑或 | a or b |
| not | 逻辑非 | not a |

示例：

```lua
local a = true
local b = false

print(a and b)   -- 输出：false
print(a or b)    -- 输出：true
print(not a)     -- 输出：false

-- 短路求值
local x = nil
local y = 10
print(x and y)   -- 输出：nil（短路求值）
print(x or y)    -- 输出：10（短路求值）

-- 条件表达式
local age = 20
local status = age >= 18 and "成年" or "未成年"
print(status)    -- 输出：成年
```

## 其他运算符

### 1. 字符串连接运算符（..）

```lua
local str1 = "Hello"
local str2 = "World"
print(str1 .. " " .. str2)  -- 输出：Hello World

-- 数字会被自动转换为字符串
local num = 42
print("数字是：" .. num)     -- 输出：数字是：42
```

### 2. 长度运算符（#）

```lua
local str = "Hello"
print(#str)  -- 输出：5（字符串长度）

local arr = {10, 20, 30, 40}
print(#arr)  -- 输出：4（数组长度）
```

## 运算符优先级

运算符优先级从高到低的顺序：

```
^          （幂运算）
not  - #    （一元运算符）
*  /  %     （乘除）
+  -        （加减）
..          （字符串连接）
<  >  <=  >=  ~=  ==   （关系运算符）
and         （逻辑与）
or          （逻辑或）
```

示例：

```lua
local result = 2 + 3 * 4     -- 等价于：2 + (3 * 4)
print(result)                -- 输出：14

local expr = 5 + 3 .. "2"   -- 等价于：(5 + 3) .. "2"
print(expr)                 -- 输出：82

-- 使用括号改变优先级
local calc = (2 + 3) * 4
print(calc)                 -- 输出：20
```

## 表达式

表达式是由值、变量、运算符和函数调用组成的组合。

### 1. 算术表达式

```lua
local x = 10
local y = 20
local z = 5

-- 复杂算术表达式
local result = (x + y) * z / 2 ^ 2
print(result)  -- 输出：37.5
```

### 2. 字符串表达式

```lua
local name = "张三"
local age = 25

-- 字符串格式化
local info = string.format("%s今年%d岁", name, age)
print(info)  -- 输出：张三今年25岁

-- 字符串连接表达式
local greeting = "Hello" .. " " .. name .. "!"
print(greeting)  -- 输出：Hello 张三！
```

### 3. 逻辑表达式

```lua
local age = 20
local hasID = true

-- 复杂逻辑表达式
local canVote = age >= 18 and hasID
print(canVote)  -- 输出：true

-- 三元运算符模拟
local status = age >= 18 and "成年" or "未成年"
print(status)  -- 输出：成年
```

### 4. 表达式嵌套

```lua
local x = 10
local y = 20
local z = 15

-- 嵌套表达式
local result = (x > y and x or y) + (z >= x and z or x)
print(result)  -- 输出：35

-- 函数调用在表达式中
local min = math.min(x, y, z)
local max = math.max(x, y, z)
local average = (min + max) / 2
print(average)  -- 输出：15
```

## 常见问题解答

### Q1: 为什么Lua中没有++和--运算符？

Lua的设计理念是保持语言简洁，所以没有自增和自减运算符。可以使用以下方式代替：

```lua
x = x + 1  -- 替代 x++
x = x - 1  -- 替代 x--
```

### Q2: 如何处理除法运算的精度问题？

```lua
local result = 10 / 3
print(string.format("%.2f", result))  -- 输出：3.33

-- 如果需要整除，可以使用math.floor
local quotient = math.floor(10 / 3)
print(quotient)  -- 输出：3
```

### Q3: 字符串连接操作符(..)和加号(+)有什么区别？

- `..`用于字符串连接
- `+`用于数字加法
- 不能用`+`连接字符串

```lua
local str1 = "Hello"
local str2 = "World"
print(str1 .. str2)    -- 正确：HelloWorld
-- print(str1 + str2)  -- 错误：不能对字符串使用'+'运算符
```

## 下一步

现在你已经掌握了Lua的运算符和表达式，可以继续学习[控制结构](/article/lua/basic/control-structures)来了解如何控制程序的执行流程。

## 参考资源

- [Lua 5.4 参考手册](http://www.lua.org/manual/5.4/manual.html#3.4)
- [Lua运算符优先级](http://www.lua.org/manual/5.4/manual.html#3.4.8)
- [Lua表达式](http://www.lua.org/pil/3.html)

元素码农