Step By Step(Lua环境)

Lua将其所有的全局变量保存在一个常规的table中，这个table被称为“环境”。它被保存在全局变量_G中。

1. 全局变量声明：

Lua中的全局变量不需要声明就可以使用。尽管很方便，但是一旦出现笔误就会造成难以发现的错误。我们可以通过给_G表加元表的方式来保护全局变量的读取和设置，这样就能降低这种笔误问题的发生几率了。见如下示例代码：

1 --该table用于存储所有已经声明过的全局变量名
2 local declaredNames = {}
3 local mt = {
4     __newindex = function(table,name,value)
5         --先检查新的名字是否已经声明过，如果存在，这直接通过rawset函数设置即可。
6         if not declaredNames[name] then
7             --再检查本次操作是否是在主程序或者C代码中完成的，如果是，就继续设置，否则报错。
8             local w = debug.getinfo(2,"S").what
9             if w ~= "main" and w ~= "C" then
10                 error("attempt to write to undeclared variable " .. name)
11             end
12             --在实际设置之前，更新一下declaredNames表，下次再设置时就无需检查了。
13             declaredNames[name] = true
14         end
15         print("Setting " .. name .. " to " .. value)
16         rawset(table,name,value)
17     end,
18
19     __index = function(_,name)
20         if not declaredNames[name] then
21             error("attempt to read undeclared variable " .. name)
22         else
23             return rawget(_,name)
24         end
25     end
26 }
27 setmetatable(_G,mt)
28
29 a = 11
30 local kk = aa
31
32 --输出结果为：
33 --[[
34 Setting a to 11
35 lua: d:/test.lua:21: attempt to read undeclared variable aa
36 stack traceback:
37         [C]: in function 'error'
38         d:/test.lua:21: in function <d:/test.lua:19>
39         d:/test.lua:30: in main chunk
40         [C]: ?
41 --]]

2. 非全局的环境：

全局环境存在一个刚性的问题，即它的修改将影响到程序的所有部分。Lua 5为此做了一些改进，新的特征可以支持每个函数拥有自己独立的全局环境，而由该函数创建的closure函数将继承该函数的全局变量表。这里我们可以通过setfenv函数来改变一个函数的环境，该函数接受两个参数，一个是函数名，另一个是新的环境table。第一个参数除了函数名本身，还可以指定为一个数字，以表示当前函数调用栈中的层数。数字1表示当前函数，2表示它的调用函数，以此类推。见如下代码：

1 a = 1
2 setfenv(1,{})
3 print(a)
4
5 --输出结果为：
6 --[[
7 lua: d:/test.lua:3: attempt to call global 'print' (a nil value)
8 stack traceback:
9         d:/test.lua:3: in main chunk
10         [C]: ?
11 --]]

为什么得到这样的结果呢？因为print和变量a一样，都是全局表中的字段，而新的全局表是空的，所以print调用将会报错。

为了应对这一副作用，我们可以让原有的全局表_G作为新全局表的内部表，在访问已有全局变量时，可以直接转到_G中的字段，而对于新的全局字段，则保留在新的全局表中。这样即便是函数中的误修改，也不会影响到其他用到全局变量(_G)的地方。见如下代码：

1 a = 1
2 local newgt = {}  --新环境表
3 setmetatable(newgt,{__index = _G})
4 setfenv(1,newgt)
5 print(a)  --输出1
6
7 a = 10
8 print(a)  --输出10
9 print(_G.a) --输出1
10 _G.a = 20
11 print(a)  --输出10

最后给出的示例是函数环境变量的继承性。见如下代码：

1 function factory()
2     return function() return a end
3 end
4 a = 3
5 f1 = factory()
6 f2 = factory()
7 print(f1())  --输出3
8 print(f2())  --输出3
9
10 setfenv(f1,{a = 10})
11 print(f1())  --输出10
12 print(f2())  --输出3