运算符详解

4.1 算术运算符

运算符	含义	示例	结果
+	加法	10 + 3	13
-	减法	10 - 3	7
*	乘法	10 * 3	30
/	除法	10 / 3	3.3333
//	整除（5.3+）	10 // 3	3
%	取模	10 % 3	1
^	幂运算	2 ^ 10	1024
-	负号	-5	-5

除法与整除

-- 普通除法总是返回浮点数
print(10 / 3)           --> 3.3333333333333
print(10 / 2)           --> 5.0（注意结果是浮点）

-- 整除 // 返回商（向负无穷取整）
print(10 // 3)          --> 3
print(-10 // 3)         --> -4（因为 3 * -4 = -12 ≤ -10）
print(10 // -3)         --> -4
print(-10 // -3)        --> 3

-- 整除等价于 floor division
-- math.floor(10 / 3) = 3
-- math.floor(-10 / 3) = -4

取模运算

取模运算满足公式：a % b == a - ((a // b) * b)

print(10 % 3)           --> 1
print(-10 % 3)          --> 2
print(10 % -3)          --> -2
print(-10 % -3)         --> -1

-- 用途举例：判断奇偶
local function is_even(n)
  return n % 2 == 0
end

-- 用途举例：限制范围（时钟时间）
local hour = (current_hour % 12)

幂运算

print(2 ^ 3)            --> 8.0
print(2 ^ 0.5)          --> 1.4142135623731（平方根）
print(10 ^ -2)          --> 0.01
print(16 ^ (1/4))       --> 2.0（四次方根）

浮点数精度

-- 浮点数比较可能出问题
print(0.1 + 0.2 == 0.3) --> false（经典浮点精度问题）

-- 正确比较方式
local function approx_eq(a, b, epsilon)
  return math.abs(a - b) < (epsilon or 1e-10)
end
print(approx_eq(0.1 + 0.2, 0.3))  --> true

---

4.2 关系运算符

运算符	含义	示例	结果
==	等于	5 == 5	true
~=	不等于	5 ~= 3	true
<	小于	3 < 5	true
>	大于	5 > 3	true
<=	小于等于	5 <= 5	true
>=	大于等于	5 >= 3	true

比较规则

-- 数值比较
print(10 > 5)           --> true
print(10 >= 10)         --> true

-- 字符串比较（按字母顺序）
print("apple" < "banana")  --> true
print("Apple" < "apple")   --> true（大写字母 ASCII 小于小写）

-- 不同类型比较
print(10 == "10")       --> false（不自动转型）
print(10 == 10.0)       --> true（数字不区分整数浮点）

-- table/function 比较：按引用
local a = {1, 2}
local b = {1, 2}
local c = a
print(a == b)           --> false（内容相同但引用不同）
print(a == c)           --> true（同一引用）

记住：Lua 中 == 用于相等判断，~= 用于不等判断。没有 ===（严格等于），因为不会发生类型转换。

---

4.3 逻辑运算符

运算符	含义	说明
and	逻辑与	短路求值
or	逻辑或	短路求值
not	逻辑非	取反

短路求值机制

and： 如果第一个操作数为假，返回第一个操作数；否则返回第二个操作数。

or： 如果第一个操作数为真，返回第一个操作数；否则返回第二个操作数。

-- and 短路
print(false and error("不会执行"))  --> false
print(nil and 100)                  --> nil
print(true and 200)                 --> 200
print(0 and "真")                   --> "真"（0 在 Lua 中为真）

-- or 短路
print(true or error("不会执行"))    --> true
print(false or "默认值")            --> "默认值"
print(nil or 100)                   --> 100

常见用法

-- 设置默认值（最常用）
local name = input_name or "匿名"

-- 等同于：
if input_name then
  name = input_name
else
  name = "匿名"
end

-- 多条件选择
local function get_greeting(hour)
  return (hour < 12 and "上午好") or (hour < 18 and "下午好") or "晚上好"
end

print(get_greeting(9))   --> 上午好
print(get_greeting(14))  --> 下午好
print(get_greeting(20))  --> 晚上好

-- 守卫模式（guard）
local function safe_div(a, b)
  return b ~= 0 and a / b or nil  -- b 为 0 时返回 nil
end

print(safe_div(10, 2))   --> 5
print(safe_div(10, 0))   --> nil

not 运算符

print(not true)         --> false
print(not false)        --> true
print(not nil)          --> true
print(not 0)            --> false（0 为真）
print(not "")           --> false（空字符串也为真）
print(not not 42)       --> true（双取反转为 boolean）

---

4.4 字符串连接运算符 ..

字符串连接使用两个点 ..，不是 +：

local s = "Hello" .. " " .. "World"
print(s)                --> Hello World

-- 数字自动转换为字符串
print("年龄：" .. 30)   --> 年龄：30

-- 注意：连接操作创建新字符串（字符串不可变）
local a = "abc"
local b = a .. "def"
print(a)                --> abc（原字符串不变）
print(b)                --> abcdef（新字符串）

-- 连接大量字符串时性能要注意（后面章节会讲 table.concat）

---

4.5 长度运算符 #

长度运算符返回字符串或数组的长度：

字符串长度

print(#"hello")         --> 5
print(#"")              --> 0

-- 中文字符：UTF-8 情况下一个汉字占 3 个字节
print(#"你好")          --> 6（字节数，不是字符数）
print(#"Lua入门")       --> 9（3 + 3 + 3）

数组（表）长度

local arr = {10, 20, 30}
print(#arr)             --> 3

-- 空洞问题：如果中间有 nil，结果不可靠
local t = {1, nil, 3}
print(#t)               --> 可能是 1 或 3（未定义行为）
-- 实际结果取决于 nil 的位置，不建议对含空洞的数组用 #

-- 字典部分不计入长度
local mix = {1, 2, 3, key = "value"}
print(#mix)             --> 3（只计算整数索引部分）

---

4.6 运算符优先级

从高到低：

优先级	运算符
1（最高）	^
2	-（负号） # not
3	* / // %
4	+ -（减法）
5	..（连接）
6	< > <= >= == ~=
7	and
8（最低）	or

-- 示例解释
print(2 + 3 * 4)        --> 14（* 优先于 +）
print((2 + 3) * 4)      --> 20（括号改变优先级）
print(2 ^ 3 * 4)        --> 32（^ 优先于 *，即 (2^3)*4）
print(not true and false) --> false（not 优先于 and）
print(true or false and false) --> true（and 优先于 or）

-- 括号是最安全的方式
result = ((a + b) * c) / (d - e)

---

4.7 本章小结

类别	运算符
算术	+ - * / // % ^
关系	== ~= < > <= >=
逻辑	and or not
其他	..（连接） #（长度）
赋值	=（不是运算符，是语句）

练习题

1. 计算 ((5 + 3) * 2 ^ 3 - 10) % 7 的结果
2. 利用 or 运算符为函数参数提供默认值
3. 实现一个函数，判断年份是否为闰年（能被 4 整除但不能被 100 整除，或者能被 400 整除）
4. 使用 # 运算符计算任意字符串的长度，并测试中文字符串
5. 用 and 和 or 实现三目运算符：max = (a > b) and a or b