_ENV和_G

本文详细介绍了Lua 5.2中_ENV环境变量的作用与使用方法,对比了与5.1版本的区别,包括如何为函数定义新的环境变量及C语言接口的相关细节。

5.1之前, 全局变量存储在_G这个table中, 这样的操作:
a = 1 
相当于:
_G['a'] = 1

但在5.2之后, 引入了_ENV叫做环境,与_G全局变量表产生了一些混淆,需要从原理上做一个理解。
在5.2中, 
操作a = 1
相当于
_ENV['a'] = 1
这是一个最基础的认知改变,其次要格外注意_ENV不是全局变量,而是一个upvalue(非局部变量)。

其次,_ENV['_G']指向了_ENV自身,这一目的是为了兼容5.1之前的版本,因为之前你也许会用到:

_G['a'] = 2 , 在5.2中, 这相当于_ENV['_G']['a'],为了避免5.1之前的老代码在5.2中运行错误,所以5.2设置了_ENV['_G']=_ENV来兼容这个问题。然而你不要忘记_ENV['_G']=_ENV,所以一切都顺理成章了。

在5.1中,我们可以为一段代码块(或者函数)设置环境,使用函数setfuncs,这样会导致那一段代码/函数访问全局变量的时候使用了setfuncs指定的table,而不是全局的_G。

在5.2中,setfuncs遭到了废弃,因为引入了_ENV。 通过在函数定义前覆盖_ENV变量即可为函数定义设置一个全新的环境,比如:
a = 3
function get_echo()
local _ENV={print=print, a = 2}
return function echo()
print(a)
end
end

get_echo()()
会打印2,而不是3,因为echo函数的环境被修改为{print=print, a=2},而print(a)相当于访问_ENV['a'](先忘掉那为了兼容而存在的_G)。

这就是_ENV的基本用法了。

另外,不得不提到lua的C支持中关于全局变量与环境的细节,只能简单描述,你必须自己试试才能记得清楚。

lua_setglobal/lua_getglobal都是操作lua_State注册表中LUA_RIDX_GLOBALS伪索引指向的全局变量表,与lua中访问_ENV['a']或者a是不同的。

lua_load加载lua代码后会返回一个函数,默认会给这个函数设置一个upvalue就叫_ENV,起值是LUA_RIDX_GLOBALS的全局变量表,你可以lua_setupvalue设置这个函数的upvalue,即下标1的upvalue,因为这个位置是这个函数的_ENV表存放位置(你可以通过lua_setupvalue的返回值印证这一点)

这里巧妙的是,lua_State会在创建时保证LUA_RIDX_GLOBALS的全局变量表中包含一个指向自己的_G元素,这样就保证了在不调用lua_setupvalue的情况下该返回函数的_ENV['_G']是指向自己的,即LUA_RIDX_GLOBALS这个全局表。(其实你的lua解释器就是简单的lua_load后pcall的,对于一个刚启动lua_State来说是没有_ENV的,是lua解释器load你的代码时自动给带上的_ENV,其值是lua_state的LUA_RIDX_GLOBALS全局表。)

一些有意思的东西是需要你自己摸索的,lua语言自身就很简练,并且所有东西都不是什么神秘的事情,可以通过读源码或者试验摸索得到。

最后,提一下,lua_state启动后在注册表里LUA_RIDX_GLOBALS下标存放的全局表一定有一个元素是指向自己的,即_G.

 

 

任何的全局变量名 var 在语法分析的时候都会被翻译为 _ENV .var的形式,这个会在 3.2 和 3.3.3 时再讨论。每一个代码块在它的作用域内都有一个叫 _ENV 的外部局部变量(参考

3.3.2),所以_ENV 在代码块里也不是一个全局变量。
虽然_ENV 看起来像是编译器生成的内容,但它确是实实在在存在的。你可以直接 在

Lua 的代码中使用_ENV 来定义一个新的变量和参数。每一个通过 _ENV 引用的全局名字, 它在程序中是被全局可见的,它遵守 Lua 的可见性规则(参考 3.5)。

任何一个用法如_ENV 一样的 table 都称为环境。

Lua 中保留了一个特殊的全局环境 。它的值被保留在 Lua 栈中,通过一个特殊的索引值 来访问(参考 4.5)。在 Lua 的代码中,变量_G 指向这个值。

当编译一个代码块时 ,Lua 会把全局环境中的内容作为数据来初始化 _ENV(参考 load)。 因此,Lua 代码中的全局变量指的是全局环境中的内容 。此外,所有标准库中的函数都会被 加载进全局环境中,同时也提供了一些操作这个环境的函数 。你可以使用 load(或者 loadfile) 在加载一个代码块时指定不同的环境 。(在 C 代码中,你必须在加载代码块后通过改变第一 个上值(upvalue)来实现环境的改变 。)

如果你改变了 Lua 注册表中的全局环境(通过 C 代码或调试库),那么之后加载的代码 块将会得到一个新的环境。之前加载的代码块不受影响,它仍然使用之前的 _ENV 变量。此 外,变量_G(储存在原先的全局环境中)从来不会被 Lua 更新 

 

 

1._ENV是一个外部全局变量

2.

 

想实现的是boot环境变量双备份功能 我现在的代码实现是: 1、配置文件中增加:CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND=0x1300000 CONFIG_ENV_RANGE=0x100000 CONFIG_SYS_REDUNDAND_ENVIRONMENT=y 2、在src/env/common.c中修改 void env_relocate(void) { #if defined(CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC) env_reloc(); env_fix_drivers(); env_htab.change_ok += gd->reloc_off; #endif if (gd->env_valid == ENV_INVALID) { #if defined(CONFIG_ENV_IS_NOWHERE) || defined(CONFIG_SPL_BUILD) /* Environment not changable */ env_set_default(NULL, 0); #else bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_NET_CHECKSUM); env_set_default("bad CRC", 0); #endif } else { env_load(); } } 为 void env_relocate(void) { #if defined(CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC) env_reloc(); env_fix_drivers(); env_htab.change_ok += gd->reloc_off; #endif if (gd->env_valid == ENV_INVALID) { #if defined(CONFIG_ENV_IS_NOWHERE) || defined(CONFIG_SPL_BUILD) /* Environment not changable */ env_set_default(NULL, 0); #else bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_NET_CHECKSUM); env_set_default("bad CRC", 0); #endif /* 设置默认环境后,将env_flags重置为0 */ #ifdef CONFIG_SYS_REDUNDAND_ENVIRONMENT //gd->env_valid = ENV_VALID; // 标记内存环境为有效 env_flags = 0; #endif } else { env_load(); } } 3、在src/env/nand.c文件中 static int env_nand_save(void) { int ret = 0; ALLOC_CACHE_ALIGN_BUFFER(env_t, env_new, 1); int env_idx = 0; static const struct nand_env_location location[] = { { .name = "NAND", .erase_opts = { .length = CONFIG_ENV_RANGE, .offset = CONFIG_ENV_OFFSET, }, }, #ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND { .name = "redundant NAND", .erase_opts = { .length = CONFIG_ENV_RANGE, .offset = CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND, }, }, #endif }; if (CONFIG_ENV_RANGE < CONFIG_ENV_SIZE) return 1; ret = env_export(env_new); if (ret) return ret; #ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND env_idx = (gd->env_valid == ENV_VALID); #endif ret = erase_and_write_env(&location[env_idx], (u_char *)env_new); #ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND if (!ret) { /* preset other copy for next write */ gd->env_valid = gd->env_valid == ENV_REDUND ? ENV_VALID : ENV_REDUND; return ret; } env_idx = (env_idx + 1) & 1; ret = erase_and_write_env(&location[env_idx], (u_char *)env_new); if (!ret) printf("Warning: primary env write failed," " redundancy is lost!\n"); #endif return ret; } #ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND static int env_nand_load(void) { #if defined(ENV_IS_EMBEDDED) return 0; #else int read1_fail, read2_fail; env_t *tmp_env1, *tmp_env2; int ret = 0; tmp_env1 = (env_t *)malloc(CONFIG_ENV_SIZE); tmp_env2 = (env_t *)malloc(CONFIG_ENV_SIZE); if (tmp_env1 == NULL || tmp_env2 == NULL) { puts("Can't allocate buffers for environment\n"); env_set_default("malloc() failed", 0); ret = -EIO; goto done; } read1_fail = readenv(CONFIG_ENV_OFFSET, (u_char *) tmp_env1); read2_fail = readenv(CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND, (u_char *) tmp_env2); ret = env_import_redund((char *)tmp_env1, read1_fail, (char *)tmp_env2, read2_fail, H_EXTERNAL); done: free(tmp_env1); free(tmp_env2); return ret; #endif /* ! ENV_IS_EMBEDDED */ } 修改为: static int env_nand_save(void) { int ret = 0; ALLOC_CACHE_ALIGN_BUFFER(env_t, env_new, 1); int env_idx = 0; static const struct nand_env_location location[] = { { .name = "env_main", .erase_opts = { .length = CONFIG_ENV_RANGE, .offset = CONFIG_ENV_OFFSET, }, }, #ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND { .name = "env_backup", .erase_opts = { .length = CONFIG_ENV_RANGE, .offset = CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND, }, }, #endif }; if (CONFIG_ENV_RANGE < CONFIG_ENV_SIZE) return 1; ret = env_export(env_new); if (ret) return ret; #ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND // 修复点:使用环境变量自身的flags管理序列号 uint8_t current_flags = env_new->flags; // 获取当前序列号 // 序列号递增并处理回绕 if (current_flags == 255) { env_new->flags = 1; // 回绕处理:255 → 1 } else { env_new->flags = current_flags + 1; // 正常递增 } // 重新计算包含新序列号的CRC env_new->crc = crc32(0, env_new->data, ENV_SIZE); /* 确定写入目标分区 */ env_idx = (gd->env_valid == ENV_VALID) ? 1 : 0; // 主分区有效则写入备份,反之亦然 const char *target_name = location[env_idx].name; const char *fallback_name = location[env_idx ^ 1].name; printf("Saving Env to %s (flags: %u -> %u)...\n", target_name, current_flags, env_new->flags); #else const char *target_name = location[0].name; printf("Saving Env to %s...\n", target_name); #endif ret = erase_and_write_env(&location[env_idx], (u_char *)env_new); #ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND if (!ret) { /* preset other copy for next write */ gd->env_valid = gd->env_valid == ENV_REDUND ? ENV_VALID : ENV_REDUND; printf("Env saved to %s. New flags: %u\n", target_name, env_new->flags); return 0; } /* 首选分区失败:尝试备选分区 */ printf("Warning: %s write failed (%d), trying %s...\n", target_name, ret, fallback_name); env_idx = (env_idx + 1) & 1; ret = erase_and_write_env(&location[env_idx], (u_char *)env_new); if (!ret) { /* 备选分区写入成功 */ gd->env_valid = (env_idx == 0) ? ENV_VALID : ENV_REDUND; printf("Env saved to %s (fallback). New flags: %u\n", fallback_name, env_new->flags); return 0; } #endif return ret; } #ifdef CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND static int env_nand_load(void) { #if defined(ENV_IS_EMBEDDED) return 0; #else int read1_fail, read2_fail; env_t *tmp_env1, *tmp_env2; int ret = 0; tmp_env1 = (env_t *)malloc(CONFIG_ENV_SIZE); tmp_env2 = (env_t *)malloc(CONFIG_ENV_SIZE); if (tmp_env1 == NULL || tmp_env2 == NULL) { puts("Can't allocate buffers for environment\n"); env_set_default("malloc() failed", 0); ret = -EIO; goto done; } read1_fail = readenv(CONFIG_ENV_OFFSET, (u_char *) tmp_env1); read2_fail = readenv(CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND, (u_char *) tmp_env2); ret = env_import_redund((char *)tmp_env1, read1_fail, (char *)tmp_env2, read2_fail, H_EXTERNAL); // 增强错误处理 if (ret == -EIO) { // 主分区损坏时尝试备份分区 if (read1_fail && !read2_fail) { ret = env_import((char *)tmp_env2, 1, H_EXTERNAL); gd->env_valid = ENV_REDUND; } // 备份分区损坏时使用主分区 else if (!read1_fail && read2_fail) { ret = env_import((char *)tmp_env1, 1, H_EXTERNAL); gd->env_valid = ENV_VALID; } } done: free(tmp_env1); free(tmp_env2); return ret; #endif /* ! ENV_IS_EMBEDDED */ } 看看这个代码流程对不对?是否还需要优化其他函数?以及将我当前实现的逻辑写一个详细的方案设计,我要写文档
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