Programming in lua 环境

Lua 用一个名为environment 普通的表来保存所有的全局变量。（更精确的说，Lua
在一系列的environment 中保存他的“global”变量，但是我们有时候可以忽略这种多样
性）这种结果的优点之一是他简化了Lua 的内部实现，因为对于所有的全局变量没有必
要非要有不同的数据结构。另一个(主要的)优点是我们可以像其他表一样操作这个保存
全局变量的表。为了简化操作，Lua 将环境本身存储在一个全局变量_G 中，（_G._G 等
于_G）。例如，下面代码打印在当前环境中所有的全局变量的名字：
for n in pairs(_G) do print(n) end
这一章我们将讨论一些如何操纵环境的有用的技术。

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：

--该table用于存储所有已经声明过的全局变量名
local declaredNames = {} 
local mt = {
    __newindex = function(table,name,value)
        --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。
        if not declaredNames[name] then
            --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。
            local w = debug.getinfo(2,"S").what
            if w ~= "main" and w ~= "C" then
                error("attempt to write to undeclared variable " .. name)
            end
            --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。
            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

--输出结果为：
--[[
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(这对写一个辅助函数来改变他们调用者的环境是很方便的），以此类推。见如下代码：

下面这段代码是企图应用setfenv 失败的例子：
a = 1 -- create a global variable
-- change current environment to a new empty table
setfenv(1, {})
print(a)
导致：
stdin:5: attempt to call global `print' (a nil value)
（你必须在单独的chunk 内运行这段代码，如果你在交互模式逐行运行他，每一行
都是一个不同的函数，调用setfenv 只会影响他自己的那一行。）一旦你改变了你的环境，
所有全局访问都使用这个新的表，如果她为空，你就丢失所有你的全局变量，甚至_G，
所以，你应该首先使用一些有用的值封装（populate）她，比如老的环境：

a = 1 -- create a global variable
-- change current environment
setfenv(1, {_G = _G})
_G.print(a) --> nil
_G.print(_G.a) --> 1

现在，当你访问"global" _G，他的值为旧的环境，其中你可以使用print 函数。

你也可以使用继承封装(populate)你的新的环境：
a = 1
local newgt = {} -- create new environment
setmetatable(newgt, {__index = _G})
setfenv(1, newgt) -- set it
print(a) --> 1
在这段代码新的环境从旧的环境中继承了print 和a；然而，任何赋值操作都对新表
进行，不用担心误操作修改了全局变量表。另外，你仍然可以通过_G 修改全局变量：

-- continuing previous code
a = 10
print(a) --> 10
print(_G.a) --> 1
_G.a = 20
print(_G.a) --> 20
当你创建一个新的函数时，他从创建他的函数继承了环境变量。所以，如果一个
chunk 改变了他自己的环境，这个chunk 所有在改变之后定义的函数都共享相同的环境，
都会受到影响。这对创建命名空间是非常有用的机制，我们下一章将会看到。