Lua中实现Python的eval()

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Preface

在Python中呢，有一个非常便利的一个函数，可以针对一个字符串（类似于1+3）的运算而不需做任何的解析工作：

eval()

因无太多文章关于此点的介绍，故本篇文章即为介绍如何实现在Lua下的eval()的功能（其实很简单）。

正文

问题来源

问题具体描述

其实，这个问题是出现在一个例子中，在这个例子中，我们需要对特定（或非特定）数字进行动态性的运算。

何为动态性地运算呢？

即，有以下数字：8、7、6、5、4，对这5个数字（顺序可以不变或可变，此处规定为不变）依次进行与运算符的运算。

譬如，我需要下面这个运算：

8 + 7 + 6 + 5 + 4

但是因为特殊的需求，又需要下面这个运算：

8 - 7 - 6 - 5 - 4

和下面这个运算：

8 x 7 + 6 / 5 - 4

其实运算的情况有很多，但是需要对其运算符进行动态地“注入”进去。

又譬如，运算符不止有“+ - * /”这四种，还可能包括了“^ % += -+ ……”等等情况，
如果需求异常特殊，可能还会出现类似于“i = i + k（k ≥ 1）”的等式，
因此使用“静态”的方法是不现实的。

问题总结

  1. 输入

    8 7 6 5 4

  2. 输出

    一个数值

  3. 要求

    • 数字顺序不变
    • 运算符可“动态注入”

解决方案

完美解决

此文只是使用loadstring的方法，当然你可以使用在Lua中的Python库Lunatic Python。

你可以使用python.eval()直接实现不费任何力气。

但是，本着钻研精神和深究到底的精神（其实是我不热爱Python），故使用

loadstring()

点击我查看loadstring文档

其实实现方式非常简单，但是中间有坑。

请看以下的示例：

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Lua 5.3.4  Copyright (C) 1994-2017 Lua.org, PUC-Rio
> a = '3'
> b = '7'
> operator = '+'
> loadstring("return ".. a  .. operator .. b)()
10  -- 请注意结果值没有小数点

通过以上的运算即可实现动态性地运算。

具体如何做思路：

  1. 将所需要的数字存入table中
  2. 将所需要的运算符存入table中
  3. 用for循环遍历相应的字符便可计算

坑

测试

这个地方其实也不算是坑，只能说你一不小心地时候会弄出不一样的东西来。下面介绍坑是什么、为什么以及怎么解决。

在得知正确地写法前，以下是测试代码

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Lua 5.3.4  Copyright (C) 1994-2017 Lua.org, PUC-Rio
> a = '3'
> b = '7'
> operator = '+'
> loadstring("return a" .. operator .. "b")()
10.0   -- 请注意结果有小数点
> loadstring("return 3" .. operator .. "7")()
10   -- 请注意无小数点
> loadstring("return ".. a  .. operator .. b)()
10     -- 请注意结果值没有小数点

有无小数点不同的原因在于："return a"和"return " .. a的位置（当然也包括b）。
为什么会这样呢？

我去stackoverflow上问了这个问题，两个人的说法有点含糊，让我来测试验证一下：
以下是测结果：

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> a = '3'
> b = '7'
> operator = '+'
-- 第一组：a在引号中的情况
> loadstring("return a" .. operator .. "b")()
10.0   -- 有小数点，a、b都有双引号
> loadstring("return a" .. operator .. b)()
10.0   -- 有小数点，a有引号，b没有引号
> loadstring("return a" .. operator .. 7)()
10.0   -- 有小数点，a有引号，7无引号
> loadstring("return a" .. operator .. "7")()
10.0   -- 有小数点，a有引号，7有引号
-- 第二组：a在引号外的情况
> loadstring("return " .. a .. operator.."7")()
10     -- 无小数点，a无引号，7有引号
> loadstring("return " .. a .. operator.. 7)()
10     -- 无小数点，a、7都没有引号
> loadstring("return " .. a .. operator .. "b")()
10.0   -- 有小数点，a无引号，b有引号
> loadstring("return ".. a  .. operator .. b)()
10     -- 无小数点，a、b无引号
-- 第三组：没有a和b的情况
> loadstring("return 3" .. operator .. "7")()
10     -- 无小数点，3、7均有引号
> loadstring("return 3" .. operator .. 7)()
10     -- 无小数点，3有引号，7无引号
> loadstring("return " .. 3 .. operator .. 7)()
10     -- 无小数点，3、7均无引号
> loadstring("return " .. 3 .. operator .. "7")()
10     -- 无小数点，3无引号，7有引号

测试总结

  1. 第一组：当a在引号中的时候，不管后面的怎么变结果都存在小数点，即为float型数据。因为a在引号中又在loadstring中，此过程为对string类型进行运算，
    那么即会转换为float类型，后面的操作对象和“+”运算符（+也起到着影响因素，只是此处结果和运算结果相同）遇到了float类型，其结果会转换为float类型。（点我查看具体的转换关系）

  2. 第二组：a在引号外的情况的时候，只有当后面的操作对象type类型是number时才不会有小数点存在，其余情况会有小数点存在。
    这里需要注意的是，虽然..是连接的作用，连接后的结果都是string类型，但是连接前，b是一个字符（串）（string类型），而7是一个数字（number型）
    虽然结果相同，但是运算出来的结果却是完全不同的

  3. 第三组：没有a和b的情况，可以看出不管如何运算，其结果均没有小数点。

结论：

若a或者b没有引号包括，即作为string对象参与运算；
若有引号包括，即作为string类型参与运算，即return stringA + number，其结果必然会被转换成float类型

由此结论可知“正确的”写法是：

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loadstring("return " .. a .. operator .. b)()
-- 或
loadstring("return tonumber(a)"..operator.."tonumber(b)")()

总结

其实原理非常地简单，如果你弄不清你可能需要去看下Lua的基本知识或者重新看一遍分析过程。

有任何不懂的可以留言。

End

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