Lua教程(六):编译执行与错误

时间:2021-05-23

1. 编译:
Lua中提供了dofile函数,它是一种内置的操作,用于运行Lua代码块。但实际上dofile只是一个辅助函数,loadfile才是真正的核心函数。相比于dofile,loadfile只是从指定的文件中加载Lua代码块,然后编译这段代码块,如果有编译错误,就返回nil,同时给出错误信息,但是在编译成功后并不真正的执行这段代码块。因此,我们可以将dofile实现为:
复制代码 代码如下:
function dofile(filename)
local f = assert(loadfile(filename))
return f()
end

这里如果loadfile执行失败,assert函数将直接引发一个错误。通过dofile的代码,我们还可以看出,如果打算多次运行一个文件中的Lua代码块,我们可以只执行loadfile一次,之后多次运行它返回的结果即可,这样就可以节省多次编译所带来的开销。这一点也是loadfile和dofile在性能上的区别。
Lua中还提供了另外一种动态执行Lua代码的方式,即loadstring函数。顾名思义,相比于loadfile,loadstring的代码源来自于其参数中的字符串,如:
f = loadstring("i = i + 1")
此时f就变成了一个函数,每次调用时就执行"i = i + 1",如:
复制代码 代码如下:
i = 0
f()
print(i) --将输出1
f()
print(i) --将输出2

loadstring确实是一个功能强大的函数,但是由此而换来的性能开销也是我们不得不考虑的事情。所以对于很多常量字符串如果仍然使用loadstring方式,那就没有太大意义了,如上面的例子f = loadstring("i = i + 1"),因为我们完全可以通过f = function () i = i + 1 end的形式取而代之。而后者的执行效率要远远高于前者。毕竟后者只编译一次,而前者则在每次调用loadstring时均被编译。对于loadstring,我们还需要注意的是,该函数总是在全局环境中编译它的字符串,因此它将无法文件局部变量,而是只能访问全局变量,如:
复制代码 代码如下:
i = 32
local i = 0
f = loadstring("i = i + 1; print(i)")
g = function() i = i + 1; print(i) end
f() --f函数中的i为全局变量i,因此输出33
g() --g函数中的i为局部变量i,因此输出1

对于loadstring返回的函数,如果需要对一个表达式求值,则必须在其之前添加return,这样才能构成一条语句,返回表达式的值,如:
复制代码 代码如下:
i = 32
f = loadstring("i = i + 1; return i * 2")
print(f()) --输出66
print(f()) --输出68。由于loadstring返回的就是正规的函数,因此可以被反复调用。

Lua将所有独立的程序块视为一个匿名函数的函数体,并且该匿名函数还具有可变长实参,因此在调用loadstring时,可以为其传递参数,如:
复制代码 代码如下:
local i = 30
--下面的...表示变长实参,将值赋给局部变量x。
local f = assert(loadstring("local x = ...; return (x + 10) * 2"))
for i = 1, 20 do
print(string.rep("*",f(i)))
end

2. C代码:

上一小节介绍的是动态加载Lua代码,而事实上,Lua本身也支持动态加载C动态库中的代码,要完成该操作,我们需要借助于Lua内置的系统函数package.loadlib。该函数有两个字符串参数,分别是动态库的全文件名和该库包含的函数名称,典型的调用代码如下:
复制代码 代码如下:
local path = "/usr/local/lib/test.so"
local f = package.loadlib(path,"test_func")

由于loadlib是非常底层的函数,因为在调用时必须提供完整的路径名和函数名称。

3. 错误:
Lua作为一种嵌入式脚本语言,在发生错误时,不应该只是简单的退出或崩溃。相反,一旦有错误发生,Lua就应该结束当前程序块并返回到应用程序。
在Lua中我们可以通过error()函数获取错误消息,如:
复制代码 代码如下:
print "enter a number:"
n = io.read("*number")
if not n then error("invalid input") end

上面代码中的最后一行我们可以通过Lua提供的另外一个内置函数assert类辅助完成,如:
复制代码 代码如下:
print "enter a number:"
n = assert(io.read("*number"),"invalid input")

assert函数将检查其第一个参数是否为true,如果是,则简单的返回该参数,否则就引发一个错误。第二个参数是可选字符串。
对于所有的编程语言而言,错误处理都是一个非常重要的环节。在实际的开发中,没有统一的指导原则,只能是在遇到问题后,经过缜密的分析在结合当时的应用场景,最后结合自己的经验再给出错误的具体处理方式。在有些情况下,我们可以直接返回错误码,而在另外一些情况下,则需要直接抛出错误,让开发者能够快速定位导致错误的代码源。

4. 错误处理与异常:

Lua提供了错误处理函数pcall,该函数的第一个参数为需要“保护执行”的函数,如果该函数执行失败,pcall将返回false及错误信息,否则返回true和函数调用的返回值。见如下代码:
复制代码 代码如下:
function foo()
local a = 10
print(a[2])
end

r, msg = pcall(foo)
if r then
print("This is ok.")
else
print("This is error.")
print(msg)
end
--输出结果为:
--This is error.
--d:/test.lua:3: attempt to index local 'a' (a number value)

我们也可以给pcall函数直接传递匿名函数,如:

复制代码 代码如下:
r, msg = pcall(function() error({code = 121}) end)
if r then
print("This is ok.")
else
print("This is error.")
print(msg.code)
end
--输出结果为:
--This is error.
--121

5. 错误消息与追溯:

通常在错误发生时,希望得到更多的调试信息,而不是只有发生错误的位置。至少等追溯到发生错误时和函数调用情况,显示一个完整的函数调用栈轨迹。要完成这一功能,我们需要使用Lua提供的另外一个内置函数xpcall。该函数除了接受一个需要被调用的函数之外,还接受第二个参数,即错误处理函数。当发生错误时,Lua会在调用栈展开前调用错误处理函数。这样,我们就可以在这个函数中使用debug库的debug.traceback函数,它会根据调用栈来构建一个扩展的错误消息。如:
复制代码 代码如下:
function errorFunc()
local a = 20
print(a[10])
end

function errorHandle()
print(debug.traceback())
end

if xpcall(errorFunc,errorHandle) then
print("This is OK.")
else
print("This is error.")
end

--输出结果为:
--[[stack traceback:
d:/test.lua:7: in function <d:/test.lua:6>
d:/test.lua:3: in function <d:/test.lua:1>
[C]: in function 'xpcall'
d:/test.lua:10: in main chunk
[C]: ?
This is error.
--]]

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