用 Lua 編程：17.1 - Lua 程式語言

第一版是為 Lua 5.0 編寫的。儘管在很大程度上仍然適用於後續版本，但有一些不同。
第四版針對 Lua 5.3，可在 Amazon 和其他書店購買。
購買本書，您還可以幫助支持 Lua 項目。

17.1 – 記憶化函數

一種常見的編程技術是用空間換取時間。您可以通過記憶化函數結果來加速某些函數，以便以後使用相同參數呼叫函數時，它可以重複使用結果。

想像一個通用伺服器，它接收包含 Lua 程式碼字串的請求。每次收到請求時，它都會對字串執行 loadstring，然後呼叫結果函數。但是，loadstring 是一個昂貴的函數，而對伺服器的某些命令可能非常頻繁。伺服器可以記憶化 loadstring 的結果，使用輔助表，而不是在每次收到 "closeconnection()" 之類的通用命令時重複呼叫 loadstring。在呼叫 loadstring 之前，伺服器會在表中檢查該字串是否已經有轉換。如果找不到字串，則（且僅當）伺服器呼叫 loadstring 並將結果儲存在表中。我們可以將此行為封裝到一個新函數中

    local results = {}
    function mem_loadstring (s)
      if results[s] then      -- result available?
        return results[s]     -- reuse it
      else
        local res = loadstring(s)   -- compute new result
        results[s] = res            -- save for later reuse
        return res
      end
    end

此方案可以節省大量的空間。不過，它也可能造成意想不到的浪費。雖然有些命令會重複執行，但許多其他命令只會執行一次。隨著時間的推移，表格 results 會累積伺服器曾經接收過的所有命令及其各自的代碼；經過一段時間後，這將耗盡伺服器的記憶體。一個弱表格提供了一個簡單的解決方案來解決此問題。如果 results 表格具有弱值，每個垃圾回收週期都會移除在當時未使用的所有轉譯（這表示幾乎所有轉譯都會被移除）

    local results = {}
    setmetatable(results, {__mode = "v"})  -- make values weak
    function mem_loadstring (s)
       ...    -- as before

實際上，由於索引始終為字串，如果需要，我們可以讓該表格完全變弱

    setmetatable(results, {__mode = "kv"})

最終結果完全相同。

memoize 技術也可以用來確保某種物件的唯一性。例如，假設一個系統將顏色表示為表格，其中包含某些範圍內的欄位 red、green 和 blue。一個天真的顏色工廠會為每個新要求產生一個新顏色

    function createRGB (r, g, b)
      return {red = r, green = g, blue = b}
    end

使用 memoize 技術，我們可以為相同的顏色重複使用相同的表格。若要為每個顏色建立一個唯一的金鑰，我們只需將顏色索引與中間的分隔符號串接起來

    local results = {}
    setmetatable(results, {__mode = "v"})  -- make values weak
    function createRGB (r, g, b)
      local key = r .. "-" .. g .. "-" .. b
      if results[key] then return results[key]
      else
        local newcolor = {red = r, green = g, blue = b}
        results[key] = newcolor
        return newcolor
      end
    end

此實作的一個有趣結果是，使用者可以使用原始相等運算子來比較顏色，因為兩個共存的相等顏色總是會由相同的表格表示。請注意，相同的顏色可能會在不同的時間由不同的表格表示，因為垃圾回收器週期會不時清除 results 表格。不過，只要給定的顏色正在使用中，它就不會從 results 中移除。因此，只要一個顏色存活的時間夠長，可以與新的顏色進行比較，其表示也會存活的時間夠長，可以被新的顏色重複使用。