초보자를 위한 Lua 기초 튜토리얼

Lua란 무엇이며 어디에 쓰이는가

Lua는 1993년 브라질의 대학인 PUC-Rio에서 만든 작고 빠른 동적 타입 스크립트 언어입니다. 인터프리터 전체가 C로 작성된 작은 라이브러리여서 더 큰 프로그램 안에 쉽게 내장할 수 있습니다. 자료구조는 테이블 하나뿐이고 개념도 매우 적어서 빠르게 배울 수 있습니다.

Lua는 주로 내장형 스크립트 언어로 쓰입니다. 게임 엔진과 게임(Roblox는 Luau라는 Lua 방언을 쓰고, LÖVE와 Defold도 Lua를 씁니다), Neovim 편집기, Redis 데이터베이스, OpenResty를 올린 Nginx 같은 네트워크 도구, 수많은 임베디드 장치가 대표적입니다. LuaJIT은 Lua 5.1 코드를 위한 널리 쓰이는 JIT(just-in-time) 컴파일러입니다.

Lua 설치와 Hello, world 실행

패키지 관리자(예: brew install lua 또는 apt install lua5.4)로 Lua를 설치하거나 lua.org의 소스에서 직접 빌드합니다. lua만 입력하면 대화형 프롬프트가 열립니다.

-- hello.lua
print("Hello, world!")

lua hello.lua
# Hello, world!

주석은 --로 시작하고, 블록 주석은 --[[ ... ]]로 씁니다. 문장 끝에 세미콜론은 필요 없습니다.

변수와 기본 자료형

변수는 기본적으로 전역입니다. 정말 전역이 필요한 경우가 아니라면 항상 local로 선언하세요. Lua에는 기본 자료형이 여덟 가지 있으며, 매일 쓰는 것은 아래와 같습니다.

local name = "Lua"
local year = 1993              -- integer
local pi = 3.14159             -- float
local ok = true
local nothing = nil

print(type(name), type(year), type(nothing))  -- string  number  nil
print(math.type(year), math.type(pi))         -- integer  float
print(name .. " " .. year)                    -- Lua 1993 (.. joins strings)
print(#name)                                  -- 3 (length)
print(7 / 2, 7 // 2, 7 % 2, 2 ^ 10)           -- 3.5  3  1  1024.0
print(string.format("%.2f", pi))              -- 3.14
print(tonumber("42") + 1, tostring(10))       -- 43  10

같지 않음 연산자는 !=가 아니라 ~=입니다. 논리 연산자는 and, or, not이라는 단어를 씁니다.

제어 흐름

블록은 end 키워드로 끝납니다. Lua에는 if/elseif/else, while, repeat ... until, 숫자 for, 반복자와 함께 쓰는 일반 for가 있습니다.

local score = 72
if score >= 90 then
  print("A")
elseif score >= 70 then
  print("B")                   -- B
else
  print("C")
end

for i = 1, 3 do                -- 1 to 3, inclusive
  io.write(i, " ")             -- 1 2 3
end
print()

for i = 10, 1, -4 do io.write(i, " ") end   -- 10 6 2
print()

local n = 3
while n > 0 do n = n - 1 end

repeat
  n = n + 1
until n >= 2
print(n)                       -- 2

continue 문은 없습니다. ::continue:: 레이블과 goto continue를 쓰거나 if로 반복문 구조를 바꾸세요.

함수

함수는 값입니다. ...로 가변 인자를 받을 수 있고 여러 값을 반환할 수 있습니다. 클로저는 바깥 스코프의 지역 변수를 캡처합니다.

local function add(a, b)
  return a + b
end

local function minmax(t)
  local lo, hi = math.huge, -math.huge
  for _, v in ipairs(t) do
    lo, hi = math.min(lo, v), math.max(hi, v)
  end
  return lo, hi                -- two return values
end

local function counter()
  local count = 0
  return function()            -- a closure
    count = count + 1
    return count
  end
end

print(add(2, 3))               -- 5
local lo, hi = minmax({4, 9, 1})
print(lo, hi)                  -- 1  9
local next_id = counter()
print(next_id(), next_id())    -- 1  2
local function sum(...)
  local total = 0
  for _, v in ipairs({...}) do total = total + v end
  return total
end
print(sum(1, 2, 3))            -- 6

테이블: 배열, 딕셔너리, 객체

테이블은 nil을 제외한 모든 값으로 인덱싱할 수 있는 연관 배열입니다. 같은 구조가 배열, 딕셔너리, 집합, 모듈, 객체로 쓰입니다. 관례상 배열은 인덱스 1부터 시작합니다.

local fruits = {"apple", "banana"}
table.insert(fruits, "cherry")
print(#fruits, fruits[1])            -- 3  apple

for i, f in ipairs(fruits) do        -- array part, in order
  print(i, f)
end

local ages = {ann = 31, bo = 25}
ages["cy"] = 40
ages.bo = nil                        -- remove a key
for k, v in pairs(ages) do           -- all keys, order not defined
  print(k, v)
end

table.sort(fruits, function(a, b) return a > b end)
print(table.concat(fruits, ", "))    -- cherry, banana, apple

메타테이블과 객체지향 Lua

메타테이블은 Lua의 대표 기능입니다. 테이블에 메타테이블을 붙이면 동작을 바꿀 수 있습니다. __index는 없는 키를 채워 주고(상속에 사용), __add, __eq, __tostring 같은 필드는 연산자를 오버로드합니다. 콜론 문법 obj:method()는 객체를 숨겨진 첫 번째 매개변수 self로 전달합니다.

local Vector = {}
Vector.__index = Vector

function Vector.new(x, y)
  return setmetatable({x = x, y = y}, Vector)
end

function Vector:length()
  return math.sqrt(self.x ^ 2 + self.y ^ 2)
end

Vector.__add = function(a, b) return Vector.new(a.x + b.x, a.y + b.y) end
Vector.__tostring = function(v) return "(" .. v.x .. ", " .. v.y .. ")" end

local v = Vector.new(3, 4) + Vector.new(0, 0)
print(tostring(v))       -- (3, 4)
print(v:length())        -- 5.0

Lua에는 코루틴(coroutine.create, coroutine.resume, coroutine.yield)도 있어서 함수를 일시 정지했다가 나중에 재개할 수 있습니다. 게임 스크립트에서는 여러 프레임에 걸쳐 단계별로 진행되는 동작에 자주 사용합니다.

오류 처리

error(message)로 오류를 발생시키고, pcall(보호 호출)로 잡습니다. pcall은 프로그램을 멈추지 않고 false와 오류를 반환합니다. io.open처럼 많은 라이브러리 함수는 오류를 발생시키는 대신 nil과 오류 메시지를 반환합니다.

local function divide(a, b)
  if b == 0 then
    error("division by zero")
  end
  return a / b
end

local ok, result = pcall(divide, 10, 2)
print(ok, result)                  -- true  5.0

ok, result = pcall(divide, 1, 0)
print(ok, result)                  -- false  script.lua:3: division by zero

local f, err = io.open("missing.txt", "r")
if not f then print("open failed: " .. err) end

오류 메시지의 파일 이름과 줄 번호는 코드가 실행되는 위치에 따라 달라집니다. assert(value, message)는 value가 false 또는 nil이면 오류를 발생시키며, 결과를 확인하는 간단한 방법입니다.

작은 완성 프로그램: 단어 수 세기

이 프로그램은 패턴 매칭으로 텍스트의 단어를 세고, 빈도순으로 정렬해 상위 세 개를 출력합니다. 문자열 패턴, 테이블, 사용자 정의 비교 함수를 이용한 정렬, 문자열 포맷을 사용합니다.

local text = [[
The cat and the dog. The dog sat,
and the cat ran.
]]

local counts = {}
for word in text:lower():gmatch("%a+") do
  counts[word] = (counts[word] or 0) + 1
end

local list = {}
for word, n in pairs(counts) do
  list[#list + 1] = {word = word, n = n}
end
table.sort(list, function(a, b)
  if a.n ~= b.n then return a.n > b.n end
  return a.word < b.word
end)

for i = 1, 3 do
  print(string.format("%-4s %d", list[i].word, list[i].n))
end
-- the  4
-- and  2
-- cat  2

다음 단계

• lua.org의 Lua 레퍼런스 매뉴얼은 짧지만 빠짐없이 정리되어 있습니다.
• Lua 설계자 중 한 명인 Roberto Ierusalimschy의 Programming in Lua는 초판이 온라인에 무료로 공개되어 있습니다.
• Neovim의 Lua 가이드, LÖVE, Roblox의 Luau 문서처럼 사용하는 호스트 환경의 문서를 참고하세요.
• Lua 모듈용 패키지 관리자인 LuaRocks.