Lua教程（十）：全局變量和非全局的環境

2024-07-21 23:04:45

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Lua將其所有的全局變量保存在一個常規的table中，這個table被稱為“環境”。它被保存在全局變量_G中。

1. 全局變量聲明：

Lua中的全局變量不需要聲明就可以使用。盡管很方便，但是一旦出現筆誤就會造成難以發現的錯誤。我們可以通過給_G表加元表的方式來保護全局變量的讀取和設置，這樣就能降低這種筆誤問題的發生幾率了。見如下示例代碼：

復制代碼代碼如下:

--該table用于存儲所有已經聲明過的全局變量名
local declaredNames = {}
local mt = {
    __newindex = function(table,name,value)
        --先檢查新的名字是否已經聲明過，如果存在，這直接通過rawset函數設置即可。
        if not declaredNames[name] then
            --再檢查本次操作是否是在主程序或者C代碼中完成的，如果是，就繼續設置，否則報錯。
            local w = debug.getinfo(2,"S").what
            if w ~= "main" and w ~= "C" then
                error("attempt to write to undeclared variable " .. name)
            end
            --在實際設置之前，更新一下declaredNames表，下次再設置時就無需檢查了。
            declaredNames[name] = true
        end
        print("Setting " .. name .. " to " .. value)
        rawset(table,name,value)
    end,

    __index = function(_,name)
        if not declaredNames[name] then
            error("attempt to read undeclared variable " .. name)
        else
            return rawget(_,name)
        end
    end
}
setmetatable(_G,mt)

a = 11
local kk = aa

--輸出結果為：
--[[
Setting a to 11
lua: d:/test.lua:21: attempt to read undeclared variable aa
stack traceback:
        [C]: in function 'error'
        d:/test.lua:21: in function <d:/test.lua:19>
        d:/test.lua:30: in main chunk
        [C]: ?
--]]

2. 非全局的環境：

全局環境存在一個剛性的問題，即它的修改將影響到程序的所有部分。Lua 5為此做了一些改進，新的特征可以支持每個函數擁有自己獨立的全局環境，而由該函數創建的closure函數將繼承該函數的全局變量表。這里我們可以通過setfenv函數來改變一個函數的環境，該函數接受兩個參數，一個是函數名，另一個是新的環境table。第一個參數除了函數名本身，還可以指定為一個數字，以表示當前函數調用棧中的層數。數字1表示當前函數，2表示它的調用函數，以此類推。見如下代碼：

復制代碼代碼如下:

a = 1
setfenv(1,{})
print(a)

--輸出結果為：
--[[
lua: d:/test.lua:3: attempt to call global 'print' (a nil value)
stack traceback:
d:/test.lua:3: in main chunk
[C]: ?
--]]

為什么得到這樣的結果呢？因為print和變量a一樣，都是全局表中的字段，而新的全局表是空的，所以print調用將會報錯。

為了應對這一副作用，我們可以讓原有的全局表_G作為新全局表的內部表，在訪問已有全局變量時，可以直接轉到_G中的字段，而對于新的全局字段，則保留在新的全局表中。這樣即便是函數中的誤修改，也不會影響到其他用到全局變量(_G)的地方。見如下代碼：

復制代碼代碼如下:

a = 1
local newgt = {} --新環境表
setmetatable(newgt,{__index = _G})
setfenv(1,newgt)
print(a) --輸出1

a = 10
print(a) --輸出10
print(_G.a) --輸出1
_G.a = 20
print(a) --輸出10

最后給出的示例是函數環境變量的繼承性。見如下代碼：

復制代碼代碼如下:

function factory()
return function() return a end
end
a = 3
f1 = factory()
f2 = factory()
print(f1()) --輸出3
print(f2()) --輸出3

setfenv(f1,{a = 10})
print(f1()) --輸出10
print(f2()) --輸出3