Lua

                                LuaJIT. Abgerufen am 16. Oktober 2011 (english). </ref>, LLVM-Lua<ref>
                                LLVM-Lua. Abgerufen am 16. Oktober 2011 (english). </ref>, LuaCLR<ref>
                                LuaCLR. Abgerufen am 16. Oktober 2011 (english). </ref>, Nua<ref>
                                Nua (Lua for the DLR). Abgerufen am 16. Oktober 2011 (english). </ref>, Lua Alchemy<ref>
                                lua-alchemy. Abgerufen am 16. Oktober 2011 (english). </ref>

Lua (portugiesisch für Mond) ist eine imperative und erweiterbare Skriptsprache zum Einbinden in Programme, um diese leichter weiterentwickeln und warten zu können. Eine der besonderen Eigenschaften von Lua ist die geringe Größe des kompilierten Skript-Interpreters.

Lua-Programme sind meist plattformunabhängig und werden vor der Ausführung in Bytecode übersetzt. Obwohl man mit Lua auch eigenständige Programme schreiben kann, ist sie vorrangig als eingebettete Skriptsprache für andere Programme konzipiert. In dieser Hinsicht ist sie mit Tcl vergleichbar. Vorteile von Lua sind die geringe Größe von 120 kB, die Erweiterbarkeit und die hohe Geschwindigkeit, verglichen mit anderen Skriptsprachen.

Der Lua-Interpreter kann über eine C-Bibliothek angesprochen werden, die auch ein API für die Laufzeitumgebung des Interpreters für Aufrufe vom C-Programm aus beinhaltet. Mittels des API können verschiedene Teile des Programmes in C und Lua geschrieben werden, während Variablen und Funktionen in beiden Richtungen erreichbar bleiben (d. h. eine Funktion in Lua kann eine Funktion in C aufrufen und umgekehrt).

Es gibt auch einen freien JIT-Compiler namens LuaJIT, der die Revision 5.1 der Sprache unterstützt.<ref>LuaJIT. Abgerufen am 16. Oktober 2011 (english). </ref>

Lua ist in ANSI-C implementiert und unterstützt imperative und funktionale Programmierung. Implementiert man jedoch selbst Objekte mittels Metatables, wird auch objektorientierte Programmierung möglich.<ref> Ein Beispiel für die Definition einer Klasse und die Ableitung von Objekten daraus ist: inequality-1.4.0. (Anwendung: Berechnung von Ungleichverteilungsmaßen für die Wirtschafts- und Sozialwissenschaften). Das Programm ist sowohl in Lua als auch in Python implementiert und ermöglicht dadurch einen Vergleich. Abgerufen am 16. Oktober 2011 (english).  </ref>

Geschichte

Lua wurde 1993 von der Computer Graphics Technology Group der Päpstlichen Katholischen Universität von Rio de Janeiro in Brasilien entwickelt. Lua ist freie Software und wurde bis zur Version 4 unter einer eigenen BSD-Lizenz veröffentlicht, seit Version 5 unter der MIT-Lizenz.

Verwendung

Lua kann sowohl zur Erstellung eigenständiger Programme verwendet werden als auch als eingebettete Sprache dienen.

Um einzelne Komponenten eines Computerspiels wie z. B. Konfigurationsdateien oder die KI von computergesteuerten Charakteren oder Gegnern von der Spiel-Engine zu trennen, kommt Lua bei der Entwicklung von Computerspielen oft zum Einsatz. Dies macht die meist teuer entwickelte Spiel-Engine flexibler und ermöglicht eine mit geringerem Aufwand verbundene Wiederverwendbarkeit, weshalb Lua im Bereich proprietärer Spiele verwendet wird.

Beispiele für den Einsatz von Lua

Beispielsweise existieren für das Java-basierte Computerspiel Minecraft die Modifikationen ComputerCraft (verwendet lua5.1) und OpenComputers (verwendet lua5.2), mit denen man im Spiel an einem virtuellen Computer unter Verwendung von Lua programmieren kann.<ref>ComputerCraft im Minecraft Forum. Abgerufen am 2. März 2012. </ref><ref>Offizielle Seite von ComputerCraft. Abgerufen am 2. März 2012. </ref><ref>OpenComputers im Minecraft Forum. Abgerufen am 13. September 2014. </ref><ref>Offizielle Homepage von OpenComputers. Abgerufen am 13. September 2014. </ref>

Das auf der Source Engine basierende Spiel Garry’s Mod ist durch Add-ons erweiterbar, die komplett auf Lua basieren.<ref>Garry's Mod Lua Tutorials. Abgerufen am 4. Juli 2014 (english). </ref>

Anwendung findet Lua aber auch in diversen Standard-Applikationen wie Adobe Photoshop Lightroom, Squeezebox, Wireshark, FreeSWITCH oder VLC Media Player zur Konfiguration und Automatisierung von häufigen Vorgängen. Ferner wird die skript-basierte Programmiersprache auch in der Industrie eingesetzt, zum Beispiel zur Roboterprogrammierung.

Der Netzwerkscanner nmap verwendet Lua für die Nmap Scripting Engine zum Automatisieren einer Vielzahl von Netzwerkfunktionen.<ref>Nmap Scripting Engine - Introduction. Abgerufen am 8. Dezember 2011 (english). </ref>

Der XMPP-Server prosody und seine Add-ons sind komplett in Lua geschrieben.<ref>Prosody: Frequently Asked Questions. Abgerufen am 5. Dezember 2015 (english). </ref>

LuaTeX ist eine Integration von Lua in einen Nachfolger von TeX.<ref>LuaTeX. Abgerufen am 20. Februar 2012. </ref>

Das im Mai 2012 entdeckte Schadprogramm Flame wurde teilweise in Lua geschrieben.<ref>FAZ_Flame. Abgerufen am 23. Oktober 2012. </ref>

NodeMCU ist eine alternative Firmware für den WiFi-SoC ESP8266 mit direkter Unterstützung von Lua Skripten.<ref>NodeMCU Website. Abgerufen am 15. Mai 2015 (english).  </ref><ref>NodeMCU bei GitHub. Abgerufen am 15. Mai 2015 (english). </ref>

Syntax

Datentypen

Neben den Datentypen nil, boolean, number, string, function, userdata und thread kennt Lua – als einzigen strukturierten Datentyp – den Datentyp table (Tabelle).

Eine Tabelle ist ein assoziatives Datenfeld, also eine Ansammlung von Schlüssel-Daten-Paaren. Der Schlüssel (Index) kann dabei jeden Datentyp (außer nil) besitzen. Weiterhin wird unterschieden zwischen dem Zahlenschlüssel 1 und dem Stringschlüssel "1". Die Indizierung von Tabellen beginnt im Gegensatz zu C-ähnlichen Sprachen mit 1.

Tabellen können auf folgende Weisen erzeugt werden: <syntaxhighlight lang="lua"> t = {} -- Erzeugt eine leere Tabelle und weist sie der Variablen mit dem Namen t zu. t = {"yes", "no", "?"} -- Eine Tabelle mit 3 Elementen wobei t[1] = "yes". t = { [1] = "yes", [2] = "no", [3] = "?" } -- Wie Zeile vorher, -- nur mit expliziter Indizierung. t = {[-900] = 3, [900] = 4} -- Tabelle mit 2 Elementen aber unregelmäßigen Indizes. t = {x=5, y=10} -- Typisches assoziatives Datenfeld mit t["x"], t["y"] (oder t.x, t.y) t = {x=5, y=10; "yes", "no"} -- Gemischte Tabelle mit t.x, t.y, t[1], t[2] t = {msg = "choice", {"yes", "no", "?"}} -- Tabellen können ebenfalls Tabellen enthalten. </syntaxhighlight>

Zuweisungen

<syntaxhighlight lang="lua"> a = 5 b = "hi" local a = a -- Einfache Zuweisungen. Variablen sind nicht typisiert und können verschiedene Datentypen haben. -- Lokale Variablen (definiert mit "local") sind auf den aktuellen Namensbereich beschränkt. a, b, c = 1, 2, 3 -- Mehrfachzuweisungen sind erlaubt. a, b = b, a -- Wertetausch: Anweisungen werden von rechts nach links ausgewertet. a, b = 4, 5, "6" -- Überflüssige Werte (Bsp: "6") werden ausgewertet, aber verworfen. a, b = "there" -- Fehlende Werte auf der rechten Seite werden mit "nil" ersetzt. a = nil -- Zerstört a. Der Speicherbereich von a wird vom Garbage-Collector freigegeben. a = z -- Falls z nicht definiert ist, wird "nil" zugewiesen und somit a freigegeben. a = "3" + "2" -- Der Operator + erwartet Zahlen, die Zeichenketten werden also

             -- in Zahlen konvertiert, also erfolgt hier die Zuweisung a = 5.

a = 3 .. 2 -- Der Verbindungsoperator erwartet Zeichenketten, die Zahlen werden

          -- konvertiert - a = "32".

</syntaxhighlight>

Funktionen

Funktionen können mit dem Schlüsselwort function erzeugt werden. Funktionen besitzen keine fixierte Anzahl an Parametern und Rückgabewerten.

<syntaxhighlight lang="lua"> function probe(zahl1, zahl2, text, tabelle)

  zahl3 = zahl1+zahl2
  zahl4 = zahl1-zahl2

  print(text)

  if tabelle ~= nil then
     print(tabelle.eintrag)
  end

  return zahl3,zahl4

end

probe(10, 20, "Hallo ", {eintrag = "Welt"} ) -- erlaubter Funktionsaufruf

x,y = probe(10,20) -- ebenfalls erlaubter Aufruf, text und tabelle sind nil. </syntaxhighlight>

Beim Aufruf der Funktion müssen nicht alle Variablen übergeben werden. Fehlende Parameter besitzen automatisch den Nullwert nil. Dasselbe gilt für Rückgabewerte. Dadurch lassen sich Funktionsüberladungen einfacher implementieren, das Vorkommen von Laufzeitfehlern steigt jedoch.

Reservierte Schlüsselwörter

<syntaxhighlight lang="lua"> and break do else elseif end false for function goto if in local nil not or repeat return then true until while </syntaxhighlight>

Das Schlüsselwort nil steht für eine nicht initialisierte Variable.

Beispielcode

Das klassische Hallo-Welt-Programm sieht wie folgt aus:

<syntaxhighlight lang="lua"> print("Hallo Welt!") </syntaxhighlight>

Kommentare können einzeilig sowie mehrzeilig verfasst werden:

<syntaxhighlight lang="lua"> -- Ein Kommentar in Lua beginnt mit zwei Bindestrichen und geht bis zum Ende der Zeile. --[[ Kommentare können auch über mehrere

    Zeilen ausgeweitet werden, sodass die Dokumentation
    des Quellcodes leichter fällt.]]

</syntaxhighlight>

Beispiel für eine Rekursion:

<syntaxhighlight lang="lua">

function factorial(n)
  if n == 0 then
     return 1
  else
     return n * factorial(n - 1)
  end
end

</syntaxhighlight>

Verkürzt mit den „and“ und „or“ Operatoren: <syntaxhighlight lang="lua">

function factorial(n)
  return (n==0) and 1 or n * factorial(n - 1)
end

</syntaxhighlight>

Funktionen gelten in Lua als First-Class-Objekte. Das bedeutet insbesondere, dass Funktionen während der Laufzeit dynamisch erzeugt und verändert werden können. Das folgende Beispiel zeigt die Veränderung der Standardfunktion print:

<syntaxhighlight lang="lua"> do

 local oldprint = print   -- Store current print function as oldprint
 function print(s)        -- Redefine print function
   oldprint("I say: " .. s)
 end

end </syntaxhighlight>

Befehle in Lua können mit einem Semikolon abgeschlossen werden. Falls mehrere Befehle in einer Zeile stehen, erleichtert dies die Lesbarkeit des Codes.

Die Syntax lehnt sich an die von Pascal an, was besonders Anfängern den Einstieg in Lua erleichtert. Im Gegensatz zu von Pascal abgeleiteten Sprachen nutzt Lua jedoch „==“ und nicht „=“ als Vergleichsoperator, sowie „=“ als Zuweisungsoperator (anstelle von „:=“ in Pascal) und „~=“ für ungleich (anstelle von „<>“).

Module

Lua bietet die Möglichkeit, benutzerdefinierte Module zu erstellen. Für die Verwaltung von Modulen ist der in Lua geschriebene Paketverwalter LuaRocks besonders geeignet.

Eine Liste mit verbreiteten Lua-Modulen:

Weitere Module können auf der Communityseite LuaForge oder dem Repository von LuaRocks gefunden werden.

Literatur

• Roberto Ierusalimschy: Programmieren in Lua, 3. Auflage, Open Source Press, 2013, ISBN 978-3-95539-020-4.
• Roberto Ierusalimschy, L. H. Figueiredo, W. Celes: Lua 5.1 Reference Manual, August 2006, ISBN 85-903798-3-3.
• Kurt Jung, Aaron Brown: Beginning Lua Programming, Wrox, 2007, ISBN 0-470-06917-1.
• Claus Kühnel, Daniel Zwirner: Lua: Einsatz von Lua in Embedded Systems, 2. Auflage, Skript Verlag Kühnel, 2012, ISBN 978-3-90785-715-1.
• David Young: Learning Game AI Programming with Lua, Packt Publishing, 2014, ISBN 1-783-28133-2.

Weblinks

• www.lua.org – offizielle Website (englisch und portugiesisch)
• Deutsche Übersetzung der offiziellen Dokumentation
• Lua-Kurzreferenz – kompakte Zusammenfassung aller Sprachfeatures (englisch, PDF, 86 kB)
• LuaForge-Communityseite
• LuaRocks-Repository
• Linkkatalog zum Thema Lua bei DMOZ
• Learn Lua in 15 Minutes, Kurzanleitung

Einzelnachweise

<references />