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Lua 模块与包


模块类似于一个封装库,从 Lua 5.1 开始,Lua 加入了标准的模块管理机制,可以把一些公用的代码放在一个文件里,以 API 接口的形式在其他地方调用,有利于代码的重用和降低代码耦合度。

Lua 的模块是由变量、函数等已知元素组成的 table,因此创建一个模块很简单,就是创建一个 table,然后把需要导出的常量、函数放入其中,最后返回这个 table 就行。以下为创建自定义模块 module.lua,文件代码格式如下:

-- 文件名为 module.lua
-- 定义一个名为 module 的模块
module = {}
 
-- 定义一个常量
module.constant = "这是一个常量"
 
-- 定义一个函数
function module.func1()
    io.write("这是一个公有函数!\n")
end
 
local function func2()
    print("这是一个私有函数!")
end
 
function module.func3()
    func2()
end
 
return module

由上可知,模块的结构就是一个 table 的结构,因此可以像操作调用 table 里的元素那样来操作调用模块里的常量或函数。

上面的 func2 声明为程序块的局部变量,即表示一个私有函数,因此是不能从外部访问模块里的这个私有函数,必须通过模块里的公有函数来调用.


require 函数

Lua提供了一个名为require的函数用来加载模块。要加载一个模块,只需要简单地调用就可以了。例如:

require("<模块名>")

或者

require "<模块名>"

执行 require 后会返回一个由模块常量或函数组成的 table,并且还会定义一个包含该 table 的全局变量。

-- test_module.php 文件
-- module 模块为上文提到到 module.lua
require("module")
 
print(module.constant)
 
module.func3()

以上代码执行结果为:

这是一个常量
这是一个私有函数!

或者给加载的模块定义一个别名变量,方便调用:

-- test_module2.php 文件
-- module 模块为上文提到到 module.lua
-- 别名变量 m
local m = require("module")
 
print(m.constant)
 
m.func3()

以上代码执行结果为:

这是一个常量
这是一个私有函数!

加载机制

对于自定义的模块,模块文件不是放在哪个文件目录都行,函数 require 有它自己的文件路径加载策略,它会尝试从 Lua 文件或 C 程序库中加载模块。

require 用于搜索 Lua 文件的路径是存放在全局变量 package.path 中,当 Lua 启动后,会以环境变量 LUA_PATH 的值来初始这个环境变量。如果没有找到该环境变量,则使用一个编译时定义的默认路径来初始化。

当然,如果没有 LUA_PATH 这个环境变量,也可以自定义设置,在当前用户根目录下打开 .profile 文件(没有则创建,打开 .bashrc 文件也可以),例如把 "~/lua/" 路径加入 LUA_PATH 环境变量里:

#LUA_PATH
export LUA_PATH="~/lua/?.lua;;"

文件路径以 ";" 号分隔,最后的 2 个 ";;" 表示新加的路径后面加上原来的默认路径。

接着,更新环境变量参数,使之立即生效。

source ~/.profile

这时假设 package.path 的值是:

/Users/dengjoe/lua/?.lua;./?.lua;/usr/local/share/lua/5.1/?.lua;/usr/local/share/lua/5.1/?/init.lua;/usr/local/lib/lua/5.1/?.lua;/usr/local/lib/lua/5.1/?/init.lua

那么调用 require("module") 时就会尝试打开以下文件目录去搜索目标。

/Users/dengjoe/lua/module.lua;
./module.lua
/usr/local/share/lua/5.1/module.lua
/usr/local/share/lua/5.1/module/init.lua
/usr/local/lib/lua/5.1/module.lua
/usr/local/lib/lua/5.1/module/init.lua

如果找过目标文件,则会调用 package.loadfile 来加载模块。否则,就会去找 C 程序库。

搜索的文件路径是从全局变量 package.cpath 获取,而这个变量则是通过环境变量 LUA_CPATH 来初始。

搜索的策略跟上面的一样,只不过现在换成搜索的是 so 或 dll 类型的文件。如果找得到,那么 require 就会通过 package.loadlib 来加载它。


C 包

Lua和C是很容易结合的,使用C为Lua写包。

与Lua中写包不同,C包在使用以前必须首先加载并连接,在大多数系统中最容易的实现方式是通过动态连接库机制。

Lua在一个叫loadlib的函数内提供了所有的动态连接的功能。这个函数有两个参数:库的绝对路径和初始化函数。所以典型的调用的例子如下:

local path = "/usr/local/lua/lib/libluasocket.so"
local f = loadlib(path, "luaopen_socket")

loadlib函数加载指定的库并且连接到Lua,然而它并不打开库(也就是说没有调用初始化函数),反之他返回初始化函数作为Lua的一个函数,这样我们就可以直接在Lua中调用他。

如果加载动态库或者查找初始化函数时出错,loadlib将返回nil和错误信息。我们可以修改前面一段代码,使其检测错误然后调用初始化函数:

local path = "/usr/local/lua/lib/libluasocket.so"
-- 或者 path = "C:\\windows\\luasocket.dll",这是 Window 平台下
local f = assert(loadlib(path, "luaopen_socket"))
f()  -- 真正打开库

一般情况下我们期望二进制的发布库包含一个与前面代码段相似的stub文件,安装二进制库的时候可以随便放在某个目录,只需要修改stub文件对应二进制库的实际路径即可。

将stub文件所在的目录加入到LUA_PATH,这样设定后就可以使用require函数加载C库了。