Lua 5.1中局部变量作为Upvalue不符合预期的问题

正常工作的闭包示例 #

请看以下Lua 5.1代码：

function foo ()
 function makeAdder (withWhat)
   return function (a)
     return a + withWhat
   end
 end -- makeAdder
 f1 = makeAdder (6)
 f2 = makeAdder (7)
end -- foo

foo ()
print (f1 (2))  --> 8
print (f2 (2))  --> 9

闭包f1和f2分别以6和7作为Upvalue，调用后输出8和9，符合预期。

不符合预期的闭包示例 #

再看这段代码：

function foo ()
 local withWhat
 function makeAdder ()
   return function (a)
     return a + withWhat
   end
 end -- makeAdder

 withWhat = 6
 f1 = makeAdder ()
 withWhat = 7
 f2 = makeAdder ()
end -- foo

foo ()
print (f1 (2))  --> 9
print (f2 (2))  --> 9

创建闭包时f1和f2本应分别以6和7作为Upvalue，但调用后均输出9，不符合预期。为何f1的Upvalue会变成7而非创建时的6？（使用Lua版本为5.1.5）

问题核心原因 #

Lua 5.1中闭包捕获的是Upvalue的引用，而非值的副本，这是导致两种示例行为差异的关键：

• 在第二个示例里，withWhat是foo函数内唯一的局部变量，所有闭包共享同一个Upvalue的引用。当执行withWhat = 6后创建f1，f1只是持有对这个变量的引用；后续withWhat = 7修改了变量的值，f1捕获的引用指向的还是同一个变量。最终调用闭包时，读取的是变量的最新值7，所以f1(2)输出9。
• 第一个示例中，makeAdder的参数withWhat是每次调用函数时生成的新局部变量，每次调用makeAdder都会创建独立的Upvalue。f1和f2分别持有不同的Upvalue引用，各自对应6和7，因此调用时输出符合预期的结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nick Gammon