背景知识

Lua 给我的感觉是：各种内置函数和标准库的存在感都是比较强的。如果执行这句：

for name in pairs(_G) do print(_G) end

就会把各种环境中已存在名称的打印出来：

• 全局变量：比如字符串 _VERSION。
• 内置函数：比如 print、tonumber、dofile 之类。
• 模块名称：比如 string、io、coroutine 之类。

这里的全局变量 _G 就是存放环境的表（于是会有 _G 中存在着 _G._G 的递归）。

于是，平时对于全局变量的访问就可以等同于对 _G 表进行索引：

value = _G[varname]  --> value = varname
_G[varname] = value  --> varname = value

改变函数的环境

函数的上下文环境可以通过 setfenv(f, table) 函数改变，其中 table 是新的环境表，f 表示需要被改变环境的函数。如果 f 是数字，则将其视为堆栈层级（Stack Level），从而指明函数（1 为当前函数，2 为上一级函数）：

a = 3          -- 全局变量 a
setfenv(1, {}) -- 将当前函数的环境表改为空表
print(a)       -- 出错，因为当前环境表中 print 已经不存在了

没错，不仅是 a 不存在，连 print 都一块儿不存在了。如果需要引用以前的 print 则需要在新的环境表中放入线索：

a = 3
setfenv(1, { g = _G })
g.print(a)             -- 输出 nil
g.print(g.a)           -- 输出 3

沙盒

于是，出于安全或者改变一些内置函数行为的目的，需要在执行 Lua 代码时改变其环境时便可以使用 setfenv 函数。仅将你认为安全的函数或者新的实现加入新环境表中：

local env = {}  -- 沙盒环境表，按需要添入允许的函数

function run_sandbox(code)
  local func, message = loadstring(code)
  if not func then return nil, message end  -- 传入代码本身错误
  setfenv(func, env)
  return pcall(func)
end

Lua 5.2 的 _ENV 变量

Lua 5.2 中所有对全局变量 var 的访问都会在语法上翻译为 _ENV.var。而 _ENV 本身被认为是处于当前块外的一个局部变量。（于是只要你自己定义一个名为 _ENV 的变量，就自动成为了其后代码所处的「环境」（enviroment）。另有一个「全局环境」（global enviroment）的概念，指初始的 _G 表。）

Lua 的作者之一 Roberto Ierusalimschy 同志在介绍 Lua 5.2 时说：

the new scheme, with _ENV, allows the main benefit of setfenv with a little more than syntactic sugar.

就我的理解来说，优点就是原先虚无缥缈只能通过 setfenv、getfenv 访问的所谓「环境」终于实体化为一个始终存在的变量 _ENV 了。

于是以下两个函数内容大致是一样的：

-- Lua 5.1
function foobar()
  setfenv(1, {})
  -- code here
end

-- Lua 5.2
function foobar()
  local _ENV = {}
  -- code here
end

而更进一步的是，5.2 中对 load 函数作出了修改。（包括但不限于 :)）合并了 loadstring 功能，并可以在参数中指定所使用的环境表：

local func, message = load(code, nil, "t", env)

参考

• http://lua-users.org/wiki/SandBoxes
• 云风的 Blog: lua 5.2 的 _ENV

Lua