Lua (linguagem de programação)

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Lua
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Paradigma Multiparadigma
Surgido em 1993
Última versão 5.3.5[1] (10 de Julho de 2018)
Criado por Roberto Ierusalimschy, Luiz Henrique de Figueiredo, Waldemar Celes
Estilo de tipagem: forte[2], dinâmica, duck
Dialetos: Metalua
Influenciada por Icon, Pascal, Scheme
Influenciou Dao, Io, Squirrel
Licença: Licença MIT
Extensão do arquivo: .lua
Página oficial www.lua.org

Lua é uma linguagem de script de multiparadigma, pequena, reflexiva e leve, projetada para expandir aplicações em geral, por ser uma linguagem extensível (que une partes de um programa feitas em mais de uma linguagem), para prototipagem e para ser embarcada em softwares complexos, como jogos.[3] Assemelha-se com Python, Ruby e Icon, entre outras.[4]

Lua foi criada por um time de desenvolvedores do Tecgraf da PUC-Rio, a princípio, para ser usada em um projeto da Petrobras. Devido à sua eficiência, clareza e facilidade de aprendizado, passou a ser usada em diversos ramos da programação, como no desenvolvimento de jogos (a Blizzard Entertainment, por exemplo, usou a linguagem no jogo World of Warcraft), controle de robôs, processamento de texto, etc. Também é frequentemente usada como uma linguagem de propósito geral.

Lua combina programação procedural com poderosas construções para descrição de dados, baseadas em tabelas associativas e semântica extensível. É tipada dinamicamente, interpretada a partir de bytecodes, e tem gerenciamento automático de memória com coleta de lixo. Essas características fazem de Lua uma linguagem ideal para configuração, automação (scripting) e prototipagem rápida.

História[editar | editar código-fonte]

Lua foi criada em 1993 por Roberto Ierusalimschy, Luiz Henrique de Figueiredo e Waldemar Celes, membros do Computer Graphics Technology Group na PUC-Rio, a Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, no Brasil[5]. Versões de Lua antes da versão 5.0 foram liberadas sob uma licença similar à licença BSD. A partir da versão 5.0, Lua foi licenciada sob a licença MIT.

Alguns de seus parentes mais próximos são o Icon, por sua concepção, e Python, por sua facilidade de utilização por não-programadores. Em um artigo publicado no Dr. Dobb's Journal, os criadores de Lua também afirmam que Lisp e Scheme foram uma grande influência na decisão de desenvolver a tabela como a principal estrutura de dados de Lua. Lua tem sido usada em várias aplicações, tanto comerciais como não-comerciais.

O primeiro projeto utilizando a linguagem em jogos foi em 1997 quando a LucasArts a utilizou como linguagem de script no jogo Grim Fandango.[3]

Características[editar | editar código-fonte]

Lua é normalmente descrita como uma linguagem de múltiplos paradigmas, oferecendo um pequeno conjunto de características gerais que podem ser estendidas para encaixar diferentes tipos de problemas, em vez de fornecer uma especificação mais complexa e rígida para combinar com um único paradigma. Lua, por exemplo, não contém apoio explícito à herança, mas permite que ela seja executada com relativa facilidade com metatables. Do mesmo modo, Lua permite que programadores quando implementam nomes, classes, e outras funções, empreguem poderosas técnicas de programação funcional e completos escopos lexicais.

Lua é uma linguagem que suporta apenas um pequeno número de estruturas, tais como dados atômicos, valores booleanos, números (dupla precisão em ponto flutuante por padrão), e strings. As estruturas de dados comuns, tais como matrizes, conjuntos, tabelas, listas, e registros podem ser representados por meio de Lua. Lua não foi construída com suporte para programação orientada a objeto.

Linguagem fácil?[editar | editar código-fonte]

A linguagem de programação Lua pode ser considerada fácil de se aprender, tendo em vista que se baseia em outras linguagens muito utilizadas atualmente (como python) e, consequentemente, possui algumas semelhanças no que se refere à sintaxe. Por exemplo, a curva de aprendizado da mesma se torna muito mais eficiente que alguém que está aprendendo C ou C++.

Um exemplo que demonstra a facilidade que a linguagem oferece é o desenvolvedor que criou o jogo Bubble Ball, para Android e IOS. O menino de 14 anos na época, chamado Robert Nay, desenvolveu o jogo sozinho em aproximadamente 4.000 linhas de código, utilizando a linguagem Lua. Segundo ele, foi possível aprender a linguagem de forma autodidata, através de tutoriais online.

Sintaxe e exemplos[editar | editar código-fonte]

O Programa Olá Mundo pode ser escrito da seguinte forma:

print("Olá, Mundo!")

Funções[editar | editar código-fonte]

A função fatorial recursiva:

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

O cálculo dos n primeiros números perfeitos:

function perfeitos(n)
   cont=0
   x=0
   print("Os números perfeitos são:")
   repeat 
      x=x+1
      soma=0
      for i=1,(x-1) do
         if math.mod(x,i)==0 then soma=soma+i;
         end
      end
      if soma == x then
         print(x)
         cont = cont+1
      end
   until cont==n
   print("Pressione qualquer tecla para finalizar...")
end

O tratamento das funções como variáveis de primeira classe é mostrado no exemplo a seguir, onde o comportamento da função “print” é modificado:

do
   local oldprint = print -- Grava a variável “print” em “oldprint”
   print = function(s)    -- Redefine a função “print”
      if s == "foo" then
         oldprint("bar")
      else
         oldprint(s)
      end
   end
end

Qualquer chamada da função “print” agora será executada através da nova função, e graças ao escopo léxico de Lua, a função “print” antiga só será acessível pelo nova.

Lua também suporta funções closure, como demonstrado abaixo:

function makeaddfunc(x) -- Retorna uma nova função que adiciona x ao argumento
   return function(y)
      return x + y
   end
end
plustwo = makeaddfunc(2)
print(plustwo(5)) -- Prints 7

Um novo “closure” é criado para a variável x cada vez que a função “makeaddfunc” é chamada, de modo que a função anônima a ser retornada sempre irá acessar seu próprio parâmetro x. O “closure” é gerenciado pelo coletor de lixo (garbage collector) da linguagem, tal como qualquer outro objeto.

Estruturas de repetição[editar | editar código-fonte]

Lua nos fornece 4 tipos diferentes de loops: while, repeat (similar ao do while de outras linguagens), for e o loop genérico. Suas respectivas sintaxes são demonstradas abaixo:

while condição do
    -- Comandos
end
repeat
    -- Comandos
until condição
for i = início, fim, passo do -- O passo pode ser positivo ou negativo
    -- Comandos
    -- Exemplo: print(i)
end
for key, value in pairs(some_table) do
    -- Comandos
end

Em relação ao laço genérico, ele irá atuar sobre cada par de dados presente na tabela. Esse tipo de laço é semelhante ao que encontramos em python.

A seguir, um exemplo simples de utilização:

local idades = { John = 10, Alex = 32 } -- Declaração de uma tabela com pares chave/valor

for index, idade in pairs(idades) do -- “Index“ e “idade” serão as variáveis utilizadas para recuperar 
    print("Name: ", index)           -- a chave e o valor dos elementos da tabela, respectivamente
    print("Age: ", idade)
end

-- Output:
-- Name: John
-- Age: 10
-- Name: Alex
-- Age: 32

Tabelas[editar | editar código-fonte]

As tabelas são as estruturas de dados mais importantes (e, por concepção, a única estrutura de dados complexas) em Lua, e são a base de todos os tipos de dados possíveis na linguagem. Através da utilização de tabelas, podemos simular vetores, matrizes, estruturas, objetos, etc.

A tabela é um conjunto de chaves e pares de dados (também conhecido como hashed heterogeneous associative array), onde os dados são referenciados por chave. A chave (índice) pode ser de qualquer tipo de dados exceto nulo. Um inteiro com chave valor 1 é considerada distinta da chave de uma string "1".

As tabelas são criadas usando a seguinte sintaxe: {}

a_table = {} -- Cria uma nova tabela vazia

Tabelas sempre são passadas por referência:

a_table = {x = 10}  -- Cria uma nova tabela, com uma entrada associada. Onde o caracteres "x" recebe o valor numérico 10.
print(a_table["x"]) -- Escreve o valor da tabela a_table índice "x", que neste caso tem o valor numérico 10
b_table = a_table
a_table["x"] = 20   -- o valor da tabela a_table índice "x", é trocado para 20
print(a_table["x"]) -- Escreve o valor de a_table índice "x", que é igual a 20
print(b_table["x"]) -- Escreve o mesmo valor que a_table índice "x", porque a_Table e b_table ambos referem-se à mesma tabela.

Tabelas como vetor[editar | editar código-fonte]

Ao criarmos uma tabela, os dados inseridos nela ganham automaticamente um índice numérico para identificá-los. Porém, ao contrário de outras linguagens de programação, o primeiro índice recebe o valor de 1, e não 0.

A seguir, um exemplo de como é possível simular a utilização de um vetor utilizando uma tabela em Lua:

array = { "a", "b", "c", "d" } -- Os índices são atribuídos automaticamente.
print(array[2])                -- Imprime "b". A indexação automática em Lua começa em 1.
print(#array)                  -- Imprime 4. # é o operador de tamanho para tables e strings.
array[0] = "z"                 -- 0 é uma posição aceita
print(#array)                  -- Ainda imprime 4, como as matrizes Lua são baseadas em 1.

Tabelas como estrutura[editar | editar código-fonte]

As tabelas são freqüentemente utilizadas como estruturas, utilizando strings como chaves, porque este tipo de uso é muito comum, e Lua apresenta uma sintaxe especial para acessar esses tipos de domínios. Exemplo:

point = { x = 10, y = 20 } -- Cria uma nova tabela
print(point["x"])          -- Imprime 10
print(point.x)             -- Faz a mesma coisa que a linha acima

Exemplo de um vetor de estruturas:

function Point(x, y)       -- "Point" object constructor
   return { x = x, y = y } -- Creates and returns a new object (table)
end
array = { Point(10, 20), Point(30, 40), Point(50, 60) } -- Creates array of points
print(array[2].y)                                       -- Prints 40

Tabela como matriz[editar | editar código-fonte]

Exemplo de tabela simulando uma simples matriz:

matriz =
{
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8}
}
print(matriz[1][3]) -- Output: 3
print(matriz[2][4]) -- Output: 8

Tabelas e orientação a objetos[editar | editar código-fonte]

Apesar da Lua não possuir os conceitos de orientação a objetos, é possível utilizar esse paradigma através de dois recursos da linguagem: first-class functions e tabelas. Ao colocar funções e dados relacionados em uma tabela, criamos um objeto.

O conceito de herança também pode ser implementado utilizando metatables, pedindo para o objeto buscar métodos/atributos não existentes em objetos pais.

A seguir, como exemplo, será criado um objeto vetor, utilizando a sintaxe facilitada que a linguagem nos oferece para a orientação a objetos:

local Vetor = { } -- criação da classe “Vetor”
Vetor.__index = Vetor

function Vetor:new(x, y, z) --construtor
    return setmetatable({x = x, y = y, z = z}, Vetor)
end

function Vetor:magnitude()
    -- Referenciamos atributos do próprio objeto utilizando “self”
    return math.sqrt(self.x^2 + self.y^2 + self.z^2)
end

local vec = Vetor:new(0, 1, 0) -- Criação de um objeto da classe Vetor
print(vec:magnitude()) -- Chamada de um método (Output: 1)
print(vec.x) -- Acessando um atributo (Output: 0)

Metatables[editar | editar código-fonte]

Uma característica essencial de Lua é a semântica Extensível, e o conceito de “metatables” permite que as tabelas Lua sejam personalizadas em poderosas e exclusivas formas. O exemplo a seguir mostra uma tabela “infinita”. Para qualquer valor “n”, “fibs [n]” dará o enésimo número Fibonacci usando programação dinâmica.

fibs = { 1, 1 } -- Valores iniciais de fibs[1] e fibs[2].
meta_table = setmetatable(fibs, {
    __index = function(name, n) -- __index é uma função predefinida, que será chamada se a chave “n” não existir
    name[n] = name[n - 1] + name[n - 2] -- Calcula e grava fibs[n].
    return name[n]
    end
})
print (meta_table[3]) -- Output: 2

Projetos que utilizam Lua[editar | editar código-fonte]

Em 2013, a Wikimedia Foundation começou a utilizar a linguagem nas predefinições.[6]

Projetos[editar | editar código-fonte]

Jogos[editar | editar código-fonte]

Exemplos de empresas que desenvolveram jogos usando a linguagem Lua: LucasArts, Croteam, BioWare, Microsoft, Relic Entertainment, Absolute Studios, Monkeystone Games[3], Blizzard[6], SNKPlaymore, Facepunch Studios, KOG.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. «Lua News» (em inglês). Lua.org. 10 de Julho de 2018. Consultado em 14 de Janeiro de 2016 
  2. Ierusalimschy, Roberto (2009). «Uma Introdução à Programação em Lua» (PDF). PUC Rio. Consultado em 28 de agosto de 2018 
  3. a b c d e f g h i Waldemar Celes; Luiz Henrique de Figueiredo, Roberto Ierusalimschy (2004). «A Linguagem Lua e suas Aplicações em Jogos» (pdf). Consultado em 15 de Março de 2013 
  4. André Rosa (30 de Maio de 2005). «Introdução a LUA, uma poderosa linguagem de programação». Consultado em 14 de Janeiro de 2016 
  5. «Linguagem Lua, criada no Brasil, tem primeiro livro em português sobre programação». O Globo. 7 de Julho de 2015. Consultado em 14 de Janeiro de 2016 
  6. a b c «New Lua templates bring faster, more flexible pages to your wiki». Wikimedia (em inglês). 11 de março de 2013. Consultado em 5 de Maio de 2013 
  7. «The Battle for Wesnoth Open Source Project on Ohloh». Consultado em 29 de Abril de 2014 

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

  • Ierusalimschy, Roberto; Figueiredo, Luiz Henrique de; Celes, Waldemar (2006). Lua Reference manual. Rio de Janeiro: Lua.org. 103 páginas. ISBN 85-903798-3-3 
  • Ierusalimschy, Roberto (2006). Programming in Lua. Rio de Janeiro: Lua.org. 252 páginas. ISBN 85-903798-2-5 
  • Jung, Kurt; Brown, Aaron (2007). Beginning Lua Programming. Indianapolis: Wiley Publishing. 644 páginas. ISBN 0-470-06917-2 Verifique |isbn= (ajuda) 

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

O Commons possui uma categoria contendo imagens e outros ficheiros sobre Lua (linguagem de programação)
Wikilivros

O MediaWiki tem documentação sobre Lua