Introdução a Programação de Jogos
Aula 03 – Introdução a Linguagem Lua
Edirlei Soares de Lima
<elima@inf.puc-rio.br>
Linguagem Lua
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Lua é uma linguagem de programação projetada
para dar suporte à programação procedimental
em geral.
Oferece um bom suporte para programação
orientada a objetos, programação funcional e
programação orientada a dados.
É utilizada em diversos ramos da programação,
como no desenvolvimento de jogos, controle de
robôs, processamento de texto, etc.
Linguagem Lua
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Exemplos de empresas que desenvolvem jogos
usando a linguagem Lua:
–
LucasArts, Blizzard, Microsoft, BioWare...
Lua é inteiramente projetada, implementada e
desenvolvida na PUC-Rio.
–
Nasceu e cresceu no Tecgraf, o Grupo de Tecnologia
em Computação Gráfica da PUC-Rio.
–
Atualmente é desenvolvida no laboratório Lablua.
Linguagem Lua
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Exemplos de jogos que utilizam Lua:
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–
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Angry Birds
Civilization V
Far Cry
Grim Fandango
Ragnarok
Tibia
World of Warcraft
Por que escolher Lua?
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É uma linguagem estabelecida e robusta:
–
É usada em muitas aplicações industriais (e.g., Adobe's Photoshop
Lightroom), com ênfase em sistemas embutidos (e.g., o middleware
Ginga para TV digital) e jogos (e.g., World of Warcraft e Angry Birds).
–
Lua tem um sólido manual de referência e existem vários livros sobre
a linguagem.
É rápida:
–
Outras linguagens de script aspiram ser "tão rápidas quanto Lua".
–
Vários benchmarks mostram Lua como a linguagem mais rápida dentre
as linguagens de script interpretadas.
Por que escolher Lua?
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É portátil:
– Lua roda em todos os tipos de Unix e Windows, e também em dispositivos
móveis (Android, iOS, BREW, Symbian, Windows Phone) e em
microprocessadores embutidos (como ARM e Rabbit, para aplicações
como Lego MindStorms).
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É embutível:
– Lua tem uma API simples e bem documentada que permite uma
integração forte com código escrito em outras linguagens.
É livre:
–
Lua é software livre de código aberto, distribuída sob licença MIT.
–
Lua pode ser usada para quaisquer propósitos, incluindo propósitos
comerciais, sem qualquer custo ou burocracia.
Um programa em Lua
local cels
local fahr
io.write("Digite a temperatura em Celsius: ")
cels = io.read()
fahr = 1.8 * cels + 32
io.write("Temperatura em Fahrenheit: ", fahr, "\n");
Variáveis e Constantes
•
•
Variáveis e constantes são os elementos básicos
manipulados por um programa.
Constante é um valor fixo que não se modifica ao
longo da execução de um programa.
ꢈꢉꢊꢄꢋ + ꢈꢉꢊꢄ2
ꢁꢂꢃꢄꢅꢃꢆꢄꢇ =
ꢀ
2
valor constante
Variáveis
•
•
Variável é um espaço reservado na memória do computador
para armazenar um determinado tipo de dado.
Variáveis recebem nomes para serem referenciadas e
modificadas quando necessário.
Variável Nota1
Variável Nota2
ꢈꢉꢊꢄꢋ + ꢈꢉꢊꢄ2
ꢁꢂꢃꢄꢅꢃꢆꢄꢇ =
2
ꢀ
Variável MediaFinal
Variáveis
•
•
O conteúdo de uma variável pode se modificado ao longo da
a execução do programa.
Embora uma variável possa assumir diferentes valores, ela só
pode armazenar um valor a cada instante.
“7.5”
“8.0”
ꢈꢉꢊꢄꢋ + ꢈꢉꢊꢄ2
ꢁꢂꢃꢄꢅꢃꢆꢄꢇ =
2
ꢀ
“7.75”
Variáveis em Lua
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•
Variável é um espaço reservado na memória do computador
para armazenar um tipo de dado.
Devem receber nomes para poderem ser referenciadas e
modificadas quando necessário.
Toda variável tem:
–
–
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um nome
um tipo de dado
um valor
•
Restrição para nomes: não é permitido começar o nome com um
algarismo (0-9), alguns caracteres não são válidos (*, -, /, +, ...), e palavras
reservadas não podem ser utilizadas (if, for, while, ...).
Variáveis em Lua
•
•
Lua é uma linguagem dinamicamente tipada. Isto significa
que variáveis não possuem tipos; somente valores possuem
tipos.
–
Não existe definição de tipos na linguagem.
–
Todos os valores carregam o seu próprio tipo.
Todos os valores em Lua são valores de primeira classe. Isto
significa que todos os valores podem ser armazenados em
variáveis, passados como argumentos para outras funções e
retornados como resultados.
Tipos de Variáveis da Linguagem Lua
Tipo
Exemplos de Valores
0, 1, 2.3, -2.3
number
string
“oi”, “ola mundo”, “teste 123”, “”
boolean
function
table
true, false
0x1234567
0x2345678
0x3456789
0x4567890
nil
thread
userdata
nil
Declaração de Variáveis em Lua
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•
•
Variáveis devem ser explicitamente declaradas
Variáveis podem ser declaradas em conjunto
Variáveis podem ser utilizadas sem serem declaradas (globais)
Exemplos:
local a
local b
-- declara uma variável local chamada a
-- declara uma variável local chamada b
local d, e -- declara duas variáveis locais
local d = 5 -- declaração e inicialização da variável
Operadores Aritméticos
•
Operadores aritméticos são usados para se realizar
operações aritméticas com as variáveis e constantes.
Operação
Símbolo
Exemplos:
operador de atribuição
Adição
+
-
total = preco * quantidade
media = (nota2 + nota2)/2
resultado = 3 * (1 - 2) + 4 * 2
resto = 4 % 2
Subtração
Multiplicação
Divisão
*
/
Resto da Divisão
Exponenciação
%
^
res = b ^ 2
Funções de Entrada e Saída em Lua
•
Função “write” da biblioteca “io”: Permite a saída
de dados, ou seja, a escrita de dados na tela.
io.write(constantes/variáveis/expressões...)
io.write(33)
tem como resultado a impressão da linha:
33
io.write("Valor = ", 33, " Total = ", 33 + 40)
saída:
Valor = 33 Total = 73
Funções de Entrada e Saída em Lua
•
Impressão de texto:
io.write("Curso de Programação de Jogos\nEm Lua")
exibe na tela a mensagem:
Curso de Programação de Jogos
Em Lua
Funções de Entrada e Saída em Lua
•
Função “read” da biblioteca “io”: Permite a entrada de
dados, ou seja, a captura de valores fornecidos via teclado.
io.read()
local n
n = io.read()
O valor digitado pelo usuário é armazenado na variável n
•
Importante: o valor lido é sempre tratado como um texto. Em
alguns casos é necessário convertê-lo para um numero com o
comando tonumber:
local n
n = tonumber(io.read())
Exemplo 01
•
Escreva um programa que leia dois números inteiros e retorne
a soma deles.
local numero1, numero2, resultado
io.write("Digite o primeiro numero: ")
numero1 = io.read()
Nesses caso não convertemos os
io.write("Digite o segundo numero: ") valores para números porque os
operadores aritmético forçam a
conversão automaticamente.
numero2 = io.read()
resultado = numero1 + numero2
io.write("Resultado da soma é ", resultado)
Exemplo 1 – Execução Passo-a-Passo
•
Chinês
numero1 numero2 resultado saída
???? ???? ????
Exemplo 1 – Execução Passo-a-Passo
•
Chinês
io.write("Digite o primeiro numero: ")
numero1 numero2 resultado saída
??? ???? ????
?
Digite o primeiro numero:
Exemplo 1 – Execução Passo-a-Passo
•
Chinês
numero1 = io.read()
numero1 numero2 resultado saída
?
1
???
5
????
????
????
????
Digite o primeiro numero:
Exemplo 1 – Execução Passo-a-Passo
•
Chinês
io.write("Digite o segundo numero: ")
numero1 numero2 resultado saída
?
1
???
5
????
????
????
????
Digite o primeiro numero:
Digite o segundo numero:
Exemplo 1 – Execução Passo-a-Passo
•
Chinês
numero2 = io.read()
numero1 numero2 resultado saída
?
1
1
???
5
5
????
????
3
????
????
????
Digite o primeiro numero:
Digite o segundo numero:
Exemplo 1 – Execução Passo-a-Passo
•
Chinês
resultado = numero1 + numero2
numero1 numero2 resultado saída
?
1
1
???
5
5
????
????
3
????
????
18
Digite o primeiro numero:
Digite o segundo numero:
Exemplo 1 – Execução Passo-a-Passo
•
Chinês
io.write("Resultado da soma é ", resultado)
numero1 numero2 resultado saída
?
1
1
???
5
5
????
????
3
????
????
18
Digite o primeiro numero:
Digite o segundo numero:
Resultado da soma é 18
Programando em Lua - Exemplo
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Comentários:
-- Programa para converter temperatura de Celsius em Fahrenheit
local cels -- armazena temperatura em oC
local fahr -- armazena temperatura em oF
io.write("Digite a temperatura em Celsius: ")
cels = io.read() -- captura valor fornecido via teclado
fahr = 1.8 * cels + 32 -- faz a conversão
-- exibe resultado na tela
io.write("Temperatura em Fahrenheit: ", fahr, "\n");
Organização de Código
•
•
É fundamental o programa seja escrito de forma
organizada, a fim de facilitar a manutenção, o re-
uso, a adaptação do código, durante o processo de
desenvolvimento ou no futuro.
Uma maneira de organizar o código é realizando a
modularização do programa em funções.
Funções
•
•
Funções em Lua são procedimentos que podem ser
executados por outras partes do programa ou outras funções.
São utilizadas para:
–
Simplificar e organizar o código;
–
Estender a linguagem de programação;
Funções
•
•
Um programa em Lua é dividido em pequenas funções:
–
Bons programas são compostos por diversas pequenas funções.
–
Como o próprio nome diz, uma função representa uma
funcionalidade.
–
A vantagem de se ter o código modularizado em funções é que
o código fica mais fácil de entender, de manter, de atualizar e de
reusar.
Nós já estamos usando funções auxiliares para capturar
dados oriundos do teclado (io.read) e também para
imprimir dados na tela como saída (io.write).
Criando Novas Funções
Um programa Lua não pode
ter duas funções com o mesmo
nome.
function nome_da_funcao(parametro, parametro)
variaveis locais
instrucoes em Lua (comandos = expressoes e
operadores)
Se uma função não tem uma
lista de parâmetros colocamos
apenas o ().
retorno
end
Consiste no bloco de comandos
que compõem a função.
Criando Novas Funções
function celsius_fahrenheit(tc)
local f
f = 1.8 * tc + 32
return f
end
local cels, fahr
io.write("Digite a temperatura em Celsius: ")
cels = io.read()
fahr = celsius_fahrenheit(cels)
io.write("Temperatura em Fahrenheit: ", fahr)
Podemos usar a função “celsius_fahrenheit” em qualquer
outro programa que precise de uma conversão deste tipo.
Parâmetros e Valor de Retorno
•
Uma função deve ter sua INTERFACE bem definida,
tanto do ponto de vista semântico quanto do ponto
de vista sintático:
–
SEMÂNTICO: quando projetamos uma função, identificamos sua
funcionalidade e com isso definimos que dados de entrada são
recebidos e qual o resultado (saída) é produzido pela função.
–
SINTÁTICO: os tipos dos dados de entrada e saída são especificados no
cabeçalho da função.
Parâmetros e Valor de Retorno
•
•
Exemplo:
function celsius_fahrenheit(tc)
Um único parâmetro de entrada
Exemplo de função que recebe mais de um parâmetro:
function volume_cilindro(r, h)
local v
v = math.pi * (r ^ 2) * h
Dois parâmetros de entrada
return v
end
Parâmetros e Valor de Retorno
function volume_cilindro(r, h)
local v
v = math.pi * (r ^ 2) * h
return v
end
local raio, altura, volume
io.write("Entre com o valor do raio: ")
raio = io.read()
io.write("Entre com o valor da altura: ")
altura = io.read()
volume = volume_cilindro(raio, altura)
io.write("Volume do cilindro = ", volume)
Parâmetros e Valor de Retorno
•
•
Uma chamada de uma função pode aparecer dentro de uma
expressão maior. Por exemplo, se quiséssemos calcular a
metade do volume do cilindro:
volume = volume_cilindro(raio, altura)/2.0
Também pode ser utilizada uma expressão válida na passagem
de parâmetros:
volume = volume_cilindro(raio, 2*altura)
Escopo de Variáveis
•
Uma variável declarada dentro de uma função é
chamada de VARIÁVEL LOCAL:
–
–
Ela somente é visível dentro da função que ela está
declarada.
Assim que a função termina, os espaços de memória
reservados para as suas variáveis locais são liberados e o
programa não pode mais acessar esses espaços.
Escopo de Variáveis
•
Variável Local:
–
Uma função pode ser chamada diversas vezes.
•
Para cada execução da função, os espaços das variáveis locais são
automaticamente reservados, sendo então liberados ao final da
execução.
–
–
Dentro de uma função não se tem acesso a variáveis
locais definidas em outras funções.
Os parâmetros de uma função também são variáveis
automáticas com escopo dentro da função.
Escopo de Variáveis
function volume_cilindro(raio, altura)
local volume
volume = math.pi * (raio ^ 2) * altura
return volume
end
Os nomes das variáveis
locais são iguais mas
a visibilidade é diferente.
local raio, altura, volume
io.write("Entre com o valor do raio: ")
raio = io.read()
io.write("Entre com o valor da altura: ")
altura = io.read()
volume = volume_cilindro(raio, altura)
io.write("Volume do cilindro = ", volume)
Escopo de Variáveis
•
•
Funções em Lua recebem VALORES e retornam VALORES (e não nomes de
variáveis).
Os nomes podem coincidir, mas são variáveis distintas.
function dobra_valor(x)
x = x * 2
return x
end
Vai escrever 10.0 na tela
local x = 5.0
io.write(dobra_valor(x))
io.write(x)
Vai escrever 5.0 na tela
Exercícios
Lista de Exercícios 01 - Algoritmos e Variáveis
http://www.inf.puc-rio.br/~elima/intro-eng/