Lua 程式設計 : 9.3 - Lua 程式語言

第一版是針對 Lua 5.0 編寫的。雖然在很大程度上仍然適用於後續版本，但有一些差異。
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9.3 – 協程作為迭代器

我們可以將迴圈迭代器視為生產者-消費者模式的一個相當具體的範例。迭代器會產生要由迴圈主體消耗的項目。因此，使用協程來撰寫迭代器似乎很恰當。事實上，協程提供了強大的工具來執行這項任務。同樣地，其關鍵功能是它們能夠顛倒呼叫者和被呼叫者之間的關係。有了這個功能，我們就可以撰寫迭代器，而不用擔心如何在對迭代器進行連續呼叫之間保持狀態。

為了說明這種使用方式，讓我們撰寫一個迭代器來遍歷給定陣列的所有排列。直接撰寫此類迭代器並不容易，但撰寫一個產生所有這些排列的遞迴函數並不困難。這個想法很簡單：輪流將每個陣列元素放在最後一個位置，然後遞迴產生所有剩餘元素的排列。程式碼如下

    function permgen (a, n)
      if n == 0 then
        printResult(a)
      else
        for i=1,n do
    
          -- put i-th element as the last one
          a[n], a[i] = a[i], a[n]
    
          -- generate all permutations of the other elements
          permgen(a, n - 1)
    
          -- restore i-th element
          a[n], a[i] = a[i], a[n]
    
        end
      end
    end

要看到它的運作方式，我們應該定義一個適當的 printResult 函數，並使用適當的引數呼叫 permgen

    function printResult (a)
      for i,v in ipairs(a) do
        io.write(v, " ")
      end
      io.write("\n")
    end
    
    permgen ({1,2,3,4}, 4)

在準備好產生器之後，將其轉換為迭代器是一項自動化的任務。首先，我們將 printResult 變更為 yield

    function permgen (a, n)
      if n == 0 then
        coroutine.yield(a)
      else
      ...

然後，我們定義一個工廠，安排在協程內執行產生器，然後建立迭代器函數。迭代器僅繼續協程以產生下一個排列

    function perm (a)
      local n = table.getn(a)
      local co = coroutine.create(function () permgen(a, n) end)
      return function ()   -- iterator
        local code, res = coroutine.resume(co)
        return res
      end
    end

有了這個機制，使用 for 陳述式遍歷陣列的所有排列就變得非常簡單

    for p in perm{"a", "b", "c"} do
      printResult(p)
    end
      --> b c a
      --> c b a
      --> c a b
      --> a c b
      --> b a c
      --> a b c

perm 函數使用 Lua 中的常見模式，它將對 resume 的呼叫與其對應的協程封裝在函數內。這個模式非常常見，以至於 Lua 為它提供了一個特殊函數：coroutine.wrap。與 create 一樣，wrap 會建立一個新的協程。與 create 不同，wrap 不会傳回協程本身；相反，它會傳回一個函數，在呼叫時會繼續協程。與原始的 resume 不同，該函數不會將錯誤碼作為第一個結果傳回；相反，它會在發生錯誤時引發錯誤。使用 wrap，我們可以將 perm 撰寫如下

    function perm (a)
      local n = table.getn(a)
      return coroutine.wrap(function () permgen(a, n) end)
    end

通常，coroutine.wrap 比 coroutine.create 容易使用。它提供我們從 coroutine 所需的內容：一個用於繼續運作的函式。然而，它也比較不靈活。無法檢查使用 wrap 建立的 coroutine 的狀態。此外，我們也無法檢查錯誤。