Lua教程（六）：编译执行与错误

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：

 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：

 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：

 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：

 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：

 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：   

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：

    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：

    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：

 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：

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：

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.
--]]