无状态迭代器

顾名思义，无状态迭代器就是一种自身不保存任何状态的迭代器。因此，可以在多个循环中使用同一个无状态迭代器，从而避免创建新闭包的开销。

正如刚刚所看到的， for 循环会以不可变状态和控制变量为参数调用迭代函数。一个无状态迭代器只根据这两个值来为迭代生成下一个元素。这类迭代器的一个典型例子就是 ipairs ，它可以迭代一个序列中的所有元素。

a = {"one", "two", "three"}
for i, v in ipairs(a) do
  print(i, v)
end

迭代的状态由正在被遍历的表（一个不可变状态，它不会在循环中改变）及当前的索引值（控制变量）组成。 ipairs （工厂）和迭代器都非常简单，我们可以在 Lua 语言中将其编写出来：

local function iter(t, i)
  i = i + 1
  local v = t[i]
  for v then
    return i,v
  end
end
function ipairs(t)
  return iter,t,0
end

当调用 for 循环中的 ipairs(t) 时， ipairs(t) 会返回三个值，即迭代函数 iter ，不可变状态表 t 和控制变量的初始值 0 . 然后， Lua 语言调用 iter(t, 0) ，得到 1 , t[1] （除非 t[1] 已经变成了 nil ）。在第二次迭代中， Lua 语言调用 iter(t, 1) ，得到 2 , t[2] ，以此类推，直至得到第一个为 nil 的元素。

函数 pairs 与函数 ipairs 类似，也用与遍历一个表中的所有元素。不同的是，函数 pairs 的迭代函数是 Lua 的一个基本函数 next ：

function pairs(t)
  return next, t, nil
end

在调用 next(t, k) 时， k 是表 t 的一个键，该函数会以随机次序返回表中的下一个键及 k 对应的值（作为第二个返回值）。调用 next(t, nil) 时，返回表中的第一个键值对。当所有元素被遍历完时，函数 next 返回 nil 。

我们可以不用调用 pairs 而直接使用 next ：

for k, v in next, t do 
  loop body
end

注意

for 循环会把表达式列表的结果调整为三个值，因此上例中得到的是 next 、 t 和 nil ，这也正与 pairs(t) 的返回值完全一致。

关于无状态迭代器的另一个有趣的示例是遍历链表的迭代器（链表在 Lua 语言中并不常见，但有时也需要用到）。我们的第一反应可能是只把当前节点当做控制变量，以便于迭代函数能够返回下一个节点：

local function getnext(node)
  return node.next
end
function traverse(list)
  return getnext, nil, list
end

但是，这种实现会跳过第一个节点。所以，我们需要使用如下代码：

local function getnext(list, node)
  if not node then
    return list
  else
    return node.next
  end
end
function traverse(list)
  return getnext, list, nil
end

这里的技巧是：除了将当前节点作为控制变量，还要将头节点作为不可变状态（ traverse 返回的第二个值）。第一次调用迭代函数 getnext 时， node 为 nil ，因此函数返回 list 作为第一个节点。在后续的调用中， node 不再是 nil ，所以迭代函数会像我们所期望的那样返回 node ， next 。