Lua中有状态迭代器和无状态迭代器的区别

Lua中无状态和有状态迭代器有什么区别，请详细解释一下？什么时候需要使用无状态，什么时候需要使用另一种？我需要例子来理解这个概念。

首先让我们就一个定义达成一致：（在 Lua 中）迭代器是function-类似对象，每次调用时都会返回序列中的下一个值。我认为重写有帮助for迭代完成是Lua参考手册：

for itemlist in expression do block end

逻辑上等价于（伪代码）：

do
    local func, seq, controlVar = expression
    while true do
        local itemlist = func(seq, controlVar)
        if first of itemlist == nil then break end
        controlVar = first of itemlist

        block (which uses items in itemlist)
   end
end

where expression是数据的三元组（或返回这样的三元组的函数调用）：

• func是实际的迭代器函数
• seq是被迭代的序列
• controlVar是循环控制变量

迭代状态是在迭代序列中查找下一项所需的任何状态。因此，无状态迭代器是这样一种迭代器：func不包含任何此类状态：您可以调用func(seq, controlVar)在任何时候，返回值总是相同的（如果 seq 没有​​改变）；它不取决于通话之前发生的事情。

如上所示，Lua支持one循环控制变量。因此，为了使序列能够通过无状态迭代器进行迭代，必须能够根据以下条件确定序列中的下一项：one循环控制变量。即，必须能够仅从“(s，controlVar)”中找出“下一个项目”。这ipairs()生成一个迭代器来执行以下操作：ipairs(s)返回三元组(iterFunction, s, 0); the iterFunction可以给予s和索引 0，并返回1, s[1], then 2, s[2]等等（最终对于包含 N 个项目的表来说什么也没有）。

如果查找序列中的下一项需要多个循环控制变量怎么办？或者取决于其他变量的状态，哪些变量应该在迭代期间保存？例子：

• 无限迭代器可能需要跟踪“第一个”项目，以便一旦到达序列末尾，它就可以从第一个项目恢复；
• 图迭代器可能需要在深度优先搜索中跟踪“最近的同级”，以便一旦到达分支的末尾，它就可以继续搜索下一个最近的同级。

有状态迭代器保存有关迭代的状态，以便可以找到下一项。在 Lua 中，如果迭代器函数是一个闭包（具有上值的函数）或函子（一个表现为函数的表，即具有一个__call元方法）。向上值（闭包）或数据成员（函子）可以存储所需的状态。

无状态迭代器始终可以包装到有状态迭代器中。为了ipairs:

function statefulIpairs(s)
    local f, s, var = ipairs(s)
    return function() 
        local i, v = f(s,var)
        var = i
        return i, v
    end
end

这可以称为

tbl = {'a', 'b', 'c', 'd'}
sip = statefulIpairs(tbl) -- sip is stateful iter specific to tbl
for i,v in sip() do print(i,v) end

有状态迭代器的开发人员决定迭代器具有哪些功能：迭代器的 API 可能允许倒回、反转方向或其他操作。这在闭包的情况下甚至是可能的：可以使用附加参数来访问附加功能。例如，接受第三个参数，当该参数非 nil 时，将重置为序列的开头：

function resetableStatefulIpairs(s)
    local f, s, var = ipairs(s)
    local start = var
    return function(a,b,reset)
        if reset ~= nil then var = start; return end        
        local i, v = f(s,var)
        var = i
        return i, v
    end
end

sip = resetableStatefulIpairs(tbl) -- sip is stateful iter specific to tbl
for i,v in sip() do print(i,v) end
sip(nil, nil, true) -- reset it
for i,v in sip() do print(i,v) end

Update一个更简洁的示例是如何生成一个接受命令的函数迭代器，以便您可以“...停止序列中的任何位置并迭代序列的其余部分 3 次”（按照 @deduplicator 的要求）：

function iterGen(seq, start)
    local cvar = start or 1
    return function(cmd) 
        if cmd == nil then
            if cvar > #seq then return nil, nil end
            val = seq[cvar]
            cvar = cvar + 1
            return cvar-1, val

        else
            cmd = cmd[1]
            if cmd == 'rewind' then
                cvar = start or 1

            elseif cmd == 'newstart' then
                start = cvar
            end
        end
    end
end

与上述：

> s = {1,2,3,4,5,6,7}
> iter = iterGen(s)
> for i,v in iter do print(i,v); if i==3 then break end  end
1       1
2       2
3       3
> iter {'newstart'} -- save current as the new start pos
> for i,v in iter do print(i,v)  end -- continue till end
4       4
5       5
6       6
7       7
> iter {'rewind'}
> for i,v in iter do print(i,v)  end
4       4
5       5
6       6
7       7
> iter {'rewind'}
> for i,v in iter do print(i,v)  end
4       4
5       5
6       6
7       7

正如所演示的，有状态迭代器没有什么特别之处，除了迭代状态位于迭代器内部这一事实之外，因此如上所述，开发人员需要公开所需的功能，例如上面的倒带和新开始。对于无状态迭代器，没有限制。

将迭代器设计为仿函数将是一个更自然的 API，因为这样迭代器“函数”就有了可以调用的“方法”，但创建一个可命令的函数是一个有趣的挑战。