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在 Lua 中，for 和 while 是两种核心的循环结构，用于实现重复执行逻辑。以下是它们的详细用法、进阶技巧及注意事项：

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一、for 循环

1. 数值 for 循环

基础语法：

-- 格式：for var = start, end [, step] do ... end
for i = 1, 5 doprint(i)  -- 输出 1 到 5
endfor i = 10, 1, -2 doprint(i)  -- 输出 10,8,6,4,2
end

关键特性：

• 范围表达式：start、end 和 step 均为表达式，运行时计算。
• 隐式步长：默认步长为 1。
• 浮点数支持：

for i = 0, 1, 0.2 doprint(i)  -- 输出 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0
end

常见问题：

• 浮点精度问题：

for i = 0, 0.1, 0.1 do print(i) end  -- 可能因精度丢失导致死循环

解决：改用整数步长后缩放：

for i = 0, 1, 0.1 do ... end  -- 改为整数逻辑

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2. 泛型 for 循环

基础语法：

-- 格式：for k, v in pairs(t) do ... end
local t = {a=1, b=2, c=3}
for key, value in pairs(t) doprint(key, value)  -- 遍历表的所有键值对
endfor index, value in ipairs({"a", "b", "c"}) doprint(index, value)  -- 遍历数组部分（1-based）
end

关键特性：

• 迭代器协议：pairs（遍历所有键值）和 ipairs（遍历数组部分）是内置迭代器。
• 自定义迭代器：

-- 生成斐波那契数列的迭代器
function fib()local a, b = 0, 1return function()a, b = b, a + breturn aend
endfor num in fib() doif num > 100 then break endprint(num)
end

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二、while 循环

基础语法：

-- 格式：while condition do ... end
local i = 1
while i <= 5 doprint(i)i = i + 1  -- 必须修改条件相关变量，否则死循环
end

关键特性：

• 条件前置：每次循环开始前检查条件。
• 无限循环：

while true do-- 需要主动 break 或 return 退出
end

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三、进阶用法

1. 嵌套循环与标签控制

::outer_loop::
for i = 1, 3 dofor j = 1, 3 doif i == 2 and j == 2 thengoto outer_loop  -- 跳出外层循环endprint("i:", i, "j:", j)end
end

2. 循环控制命令

• break：立即退出当前最内层循环。
• continue：跳过当前迭代（Lua 5.3+ 支持）：

for i = 1, 5 doif i == 3 then continue endif i == 5 then break endprint("Current value:", i)
end
-- 输出：1,2,4

3. 性能优化技巧

• 减少循环内计算：

-- 不推荐：每次循环都计算 len
for i = 1, #table dolocal len = #table  -- 重复计算print(i, len)
end-- 推荐：预计算
local len = #table
for i = 1, len doprint(i, len)
end

• 使用泛型 for 替代手动索引：

-- 低效写法
local i = 1
while my_table[i] doprint(my_table[i])i = i + 1
end-- 高效写法
for _, value in ipairs(my_table) doprint(value)
end

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四、特殊场景与模式

1. 遍历复杂数据结构

-- 遍历嵌套表（深度优先）
local function deep_traverse(t)for k, v in pairs(t) doif type(v) == "table" thendeep_traverse(v)elseprint(k, v)endend
end

2. 模拟 C 风格 for 循环

-- 自定义范围迭代器
function range(start, stop, step)step = step or 1local current = startreturn function()if (step > 0 and current <= stop) or (step < 0 and current >= stop) thenlocal value = currentcurrent = current + stepreturn valueendend
endfor i in range(1, 5, 1) do print(i) end  -- 1,2,3,4,5

3. 事件循环与协程

-- 使用协程实现非阻塞循环
local function task()for i = 1, 5 doprint("Coroutine:", i)coroutine.yield()  -- 主动让出执行权end
endlocal co = coroutine.create(task)
coroutine.resume(co)  -- 启动协程
coroutine.resume(co)  -- 恢复执行

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五、注意事项与最佳实践

1. 避免死循环

• 确保循环条件最终会变为 false：

-- 错误示例：缺少变量递增
local i = 1
while i <= 5 doprint(i)-- i 未更新 → 死循环
end

2. 变量作用域

• for 循环变量是块级作用域（Lua 5.3+）：

for i = 1, 3 dolocal i = "inner"  -- 局部变量，不影响外层循环print(i)  -- 输出 "inner"
end

3. 性能对比

场景	推荐结构	原因
遍历数组	ipairs	效率高，自动处理 nil
遍历字典	pairs	遍历所有键值对
已知迭代次数	数值 for	更直观
条件不确定的重复执行	while/repeat	灵活控制退出条件

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六、实战示例

示例1：猜数字游戏

math.randomseed(os.time())
local secret = math.random(1, 100)
print("猜一个 1~100 的数字：")while true dolocal guess = tonumber(io.read())if not guess then break end  -- 输入非数字退出if guess < secret thenprint("太小了！")elseif guess > secret thenprint("太大了！")elseprint("恭喜猜中！")breakend
end

示例2：批量文件处理

local files = {"a.txt", "b.txt", "c.txt"}
for _, filename in ipairs(files) dolocal file = io.open(filename, "r")if file thenprint("处理文件:", filename)file:close()elseprint("文件不存在:", filename)end
end

示例3：生产者-消费者模型

local queue = {}
local function producer()for i = 1, 5 dotable.insert(queue, "item"..i)print("生产:", i)end
endlocal function consumer()while true doif #queue > 0 thenlocal item = table.remove(queue, 1)print("消费:", item)elsebreakendend
endproducer()
consumer()

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通过灵活组合 for 和 while 循环，并结合 Lua 的迭代器和协程特性，可以实现高效且易读的逻辑控制。对于复杂场景，建议优先使用泛型 for 和表驱动模式，减少手动循环控制带来的复杂性。

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