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Lua中的环境概念

前言

Lua将其所有的全局变量保存在一个常规的table中,这个table称为“环境”。这种组织结构的优点在于,其一,不需要再为全局变量创造一种新的数据结构,因此简化了Lua的内部实现;另一个优点是,可以像其他table一样操作这个table。为了便于实施这种操作,Lua将环境table自身保存在一个全局变量_G中。例如,我们可以使用以下代码打印当前环境中所有全局变量的名称。

for n in pairs(_G) do print(n) end

在你的电脑上运行一下以上代码,看看结果。

全局变量声明

在Lua中,全局变量不需要声明就可以直接使用,但是这样违反了编程的大忌,随便使用全局变量,将导致程序的性能,当出现bug时,也很难去发现,同时也污染了程序中的命名。考虑到全局变量也是存放在一个table中,我们则可以通过元表来改变其它代码访问全局变量时的行为,看到了么?又是元表。代码如下:

setmetatable(_G, {
     __newindex = function (_, k)
          error("Attempt to write to undeclared variable " .. k)
     end,
     __index = function (_, k)
          error("Attempt to read undeclared variable " .. k)
     end
})

print(a) -- 这里a就是一个全局变量

而有的时候,我们的确需要定义一个全局变量,那怎么办?还记得我在《Lua中的元表与元方法》这篇文章中写的吗?使用rawset就可以完成,它是不同过元表的,直接设置table的值;同时,为了测试一个变量是否存在,就不能简单的将它与nil比较。因为如果它为nil,访问就会抛出一个错误,同样,我们可以使用rawget来绕过元方法。

非全局的变量

由于“环境”这个概念是全局的,任何对他的修改都会影响程序的所有部分。例如:若安装一个元表用于控制全局变量的访问,那么整个程序都必须遵循这个规范。但使用某个库时,没有先声明就使用了全局变量,那么这个程序就无法运行了。

可以通过函数setfenv来改变一个函数的环境。该函数的参数是一个函数和一个新的环境table。第一个参数除了可以指定为函数本身,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,数字2表示调用当前函数的函数,以此类推。首先来一小段代码:

a = 1 -- 这里创建了一个全局变量

-- 将当前环境变量改为一个新的空table
setfenv(1, {})
print(a)

运行代码会弹出这样的错误:attempt to call global ‘print’ (a nil value)

print是存放在_G中的,由于我们将当前的环境变量重置为了一个空的table,导致找不到print了,所以就出现了错误。为了防止这样的错误的放生,在我们改变当前的环境变量之前,我们需要保存当前的环境变量。看下面的代码:

a = 1 -- 这里创建了一个全局变量

-- 将当前环境变量改为一个新的空table
setfenv(1, {g = _G})
g.print(a)          -- 输出nil
g.print(g.a)     -- 输出1

这个时候访问g就会得到原来的环境,这个环境中包含了字段print。我们可以使用名字_G来代替g,如下述代码:

a = 1 -- 这里创建了一个全局变量

-- 将当前环境变量改为一个新的空table
setfenv(1, {_G = _G})
_G.print(a)          -- 输出nil
_G.print(_G.a)     -- 输出1

不要忘了我们之前总结的__index元方法,我们可以设置新的环境变量的__index为_G,这样,当在新的环境中找不到对应的变量时,就会去_G中找,这样,就相当于新的环境变量继承了全局的环境变量_G,看以下代码:

a = 1 -- 这里创建了一个全局变量

local newEnv = {}
setmetatable(newEnv, {__index = _G})

-- 将当前环境变量改为一个新的空table
setfenv(1, newEnv)
print(a)

在Lua中,函数会继承创建其的环境,所以一个程序块若改变了它自己的环境,那么后续由它创建的函数都将共享这个新环境。这项机制对于创建名称空间是很有用的。之后的总结中还会继续讲解的。

2014年7月29日 于深圳。

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评论 13

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  1. #6

    里面插入的代码好像不太对,

    杨杰3年前 (2014-07-30)回复
    • 很高兴你能和我讨论,能指出哪段代码不正确么?

      果冻想3年前 (2014-07-30)回复
      • 不好意思,我没有看清楚,嘿嘿,你的lua系列文章对我的帮助很大,非常感谢!

        杨杰3年前 (2014-07-30)回复
  2. #5

    上海人民发来贺电,访问速度比较理想。

    Kevin1253年前 (2014-08-08)回复
  3. #4

    学习中

    羽无烈3年前 (2015-01-06)回复
  4. #3

    用lua5.2練習時發現沒有setfenv這個函數,google發現5.2已經去掉這個東西了..
    http://lua-users.org/wiki/EnvironmentsTutorial

    John2年前 (2015-09-01)回复
    • 恩。我写博文的时候使用的环境是Lua 5.1

      果冻想2年前 (2015-09-01)回复
  5. #2

    local ret = rawset(_G, “x”, { a = 1 }) –不经过meta 创建一个全局变量 这样做对吗? 这样不是很方便

    print_d(ret, rawget( _G, “x”)) — 如何访问 x.a

    natureq1年前 (2016-07-13)回复
    • local x = rawset(_G, “x”, {}) –不经过 metamethod 创建一个全局变量 这样做对吗?
      print_d(x)
      –x.a = 1
      local x = rawget( _G, “x”)
      print_d(x) — 和上一个x table 不一样
      x.a = 2
      print_d(x.a)

      for n in pairs(_G) do print_d(n) end

      natureq1年前 (2016-07-13)回复
      • 看看这篇文章:http://www.jellythink.com/archives/511

        果冻想1年前 (2016-07-15)回复
  6. #1

    Special Blessings and Prayers always to the family and friends of such a wonderful lady Diana was. May your hearts hold love and peRce.aespectfully,Dawn P

    Wilma6个月前 (03-16)回复

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