变量与作用域

3.1 变量声明

全局变量

在 Lua 中，不加 local 关键字声明的变量默认是全局变量：

-- 全局变量
name = "Lua"
age = 30
print(name, age)      --> Lua  30

即使是在循环或条件分支内部，不加 local 也是全局的：

for i = 1, 3 do
  result = i * 2       -- 这里是全局变量！
end
print(result)          --> 6（全局变量在循环外依然存在）

注意：全局变量不需要提前声明，未赋值的全局变量的值是 nil。

局部变量

使用 local 关键字声明局部变量：

local name = "局部"
print(name)            --> 局部

局部变量的作用域从声明位置开始，到所在的块（do...end、函数体、文件结尾）结束：

do
  local x = 10
  print(x)             --> 10
end
print(x)               --> nil（超出作用域）

变量命名建议

• 尽量使用 local，避免全局变量污染
• 函数内外都使用 local，提高性能（访问局部变量比全局变量快）
• 全局变量只在需要模块导出时使用

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3.2 多值赋值

Lua 支持一次性给多个变量赋值：

-- 基本多值赋值
local a, b, c = 1, 2, 3
print(a, b, c)         --> 1  2  3

-- 变量个数多于值，多余的变量为 nil
local x, y, z = 10, 20
print(x, y, z)         --> 10  20  nil

-- 值个数多于变量，多余的值被丢弃
local m, n = 1, 2, 3, 4
print(m, n)            --> 1  2

-- 经典用法：交换两个变量
local a, b = 10, 20
a, b = b, a
print(a, b)            --> 20  10

-- 函数多返回值赋值
function minmax(a, b)
  if a < b then return a, b else return b, a end
end
local min, max = minmax(5, 3)
print(min, max)        --> 3  5

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3.3 作用域规则

作用域层级

Lua 的作用域以 do...end、函数体或文件为单位：

local a = "文件级"      -- 文件作用域

do
  local b = "块级"     -- 块作用域
  
  do
    local c = "内层块"
    print(a, b, c)     --> 文件级  块级  内层块（内层可访问外层）
  end
  
  print(c)             --> nil（外层不能访问内层）
end

print(b)               --> nil

变量查找规则

访问变量时，Lua 按照以下顺序查找：

1. 当前块的局部变量
2. 外层块的局部变量
3. 当前文件的局部变量
4. 全局环境 _G 中的变量

local x = "全局局部"

do
  local x = "块局部"
  print(x)             --> 块局部（优先访问最近的）
  
  do
    local x = "最内层"
    print(x)           --> 最内层
  end
  
  print(x)             --> 块局部
end

print(x)               --> 全局局部

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3.4 全局环境 _G

Lua 将所有全局变量存储在一个名为 _G 的表中。你可以像操作普通表一样操作 _G：

-- 创建全局变量（通常方式）
myVar = 100

-- 通过 _G 访问
print(_G.myVar)        --> 100
print(_G["myVar"])     --> 100

-- 通过 _G 动态创建全局变量
_G["dynamicVar"] = "动态创建"
print(dynamicVar)      --> 动态创建

-- 遍历所有全局变量
for k, v in pairs(_G) do
  print(k, v)
end

检查变量是否存在

if _G.myVar ~= nil then
  print("myVar 存在")
end

-- 或者直接判断（nil 为假）
if myVar then
  print("myVar 存在且不为 nil/false")
end

注意：_G 本身也是一个全局变量，所以 _G._G == _G 成立。

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3.5 局部变量与性能

性能差异

访问局部变量比全局变量快，因为局部变量直接存储在寄存器中，而全局变量需要查表：

-- 性能优化技巧：将频繁访问的全局函数缓存为局部变量
local print = print    -- 缓存
local pi = math.pi

for i = 1, 1000000 do
  print(pi * i)        -- 比直接调用 math.pi 快
end

局部变量实践

-- 好的实践
local function calculate(a, b)
  local result = a + b  -- 函数内尽量使用局部变量
  return result
end

-- 避免的做法
function calculate(a, b)
  result = a + b        -- 污染了全局空间
  return result
end

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3.6 变量命名最佳实践

命名风格

-- 局部变量：驼峰命名
local userName = "张三"
local maxCount = 100

-- 常量（约定）：全大写加下划线
local MAX_SIZE = 1024
local DEFAULT_TIMEOUT = 30

-- 表/模块：首字母大写
local Person = {name = "", age = 0}
local MyModule = {}

-- 内部/私有：下划线开头
local _internalVar = "私有"
local function _helper()
  -- 内部辅助函数
end

常见命名误区

-- 避免使用 Lua 保留字
-- local end = 10    -- 语法错误！

-- 避免覆盖内置函数
-- print = "overwrite"  -- 这样做会覆盖 print 函数

-- 避免驼峰保留字风格
local nextValue = 1   -- 可以，但要小心 next 是内置函数

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3.7 本章小结

• 变量默认是全局的，使用 local 声明局部变量
• 多值赋值可以一次给多个变量赋值，方便交换变量
• 作用域按 do...end 块和函数体嵌套
• 变量查找：当前块 → 外层块 → 文件级 → 全局
• _G 是全局环境表，可以查看和操作所有全局变量
• 局部变量性能更好，应优先使用

练习题

1. 不使用 local 在函数内声明一个变量，在函数外访问它，验证其为全局变量
2. 使用多值赋值交换三个变量的值：a=1, b=2, c=3 变成 a=3, b=1, c=2
3. 编写一段代码展示作用域嵌套的变量屏蔽效果
4. 通过 _G 表列出当前环境中所有以 “p” 开头的全局变量
5. 将一个全局函数（如 tostring）缓存为局部变量并在循环中使用