傑米·傑寧斯

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說明

離開 Lua 社群約 5 年後，我回來，而且我為此感到高興！

以下是我在 2009 年完成的部分工作，在我看來，這些概念仍然重要，但此程式碼無法搭配最新版本的 Lua 使用。

興趣

我對 Lua 的興趣源自於對程式語言設計和實作的一般興趣，對我來說，這是一種消遣、嗜好，也是與程式設計保持連結的機會，因為我在工作中不進行編碼。

Darwin 模組系統

2009 年 6 月/7 月的暑假期間，我寫了 針對 Lua 的 Darwin 模組系統 的初稿，它是對原生 Lua 模組系統的延伸。早在 1990 年代初期，我與 [強納森·李斯] 共事數年。當時我使用 Lisp 進行程式設計，並有幸向強納森學習了 Scheme，[Scheme 48] 的模組系統非常有用，因為它提供了多種安全性保障。Darwin 模組系統是我自己嘗試在 Lua 中取得部份相同保障的方法，尤其是

• 模組應擁有自己的環境，透過存取環境授與存取模組物件 (函數、資料) 的權限。
• 因此，你可以透過控制你的程式碼可以存取的環境來控管授與給程式碼片段的特權。
• 描述模組的簡單宣告式語言是使用者「管理」模組系統所需要的唯一工具，也就是建立一個合適的環境供使用者的程式碼執行 (請參閱以下範例)。

由於我對 Lua 有興趣作為一種嵌入式語言，因此我希望對授與給使用者程式碼的能力有強大的保障，因為使用者不會是我的專案開發人員；使用者將藉由注入他們自己的 Lua 程式碼來客製化我的專案。

與 Lua 模組系統的關係

Lua 模組系統極其靈活，就如 Lua 本身，此模組實作相當「開放」，因此可以擴充以執行所有奇特且令人驚奇的事。為了獲得安全性保障，我將 Darwin 寫為一個位於 Lua 模組系統上方 (旁邊？) 的圖層。當你使用 Darwin 時，Lua 模組系統就能完全運作。Darwin 只增加了額外的能力：建立一個執行時間環境，它只能讀取一個明確模組集，而且無法讀取更多。

使用 Darwin，你可以執行一些沒有 Darwin 會很麻煩 (或不可能執行) 的事情，例如

• 確保使用者程式碼無法故意或意外修改模組程式碼... 無需要求模組作者遵循任何特定準則或規則。
• 保證使用者程式碼無法取得未明確授與的特權 (能力)，請注意：需要對存取使用者新增的原生函式庫進行額外的作業。
• 透過宣告從靜態 (宣告) 和動態 (執行時間) 計算模組依賴性... 無需要求模組作者遵循任何特定準則或規則。
• 公開同一個模組程式碼以上一個以上的檢視，例如，一個限制權限檢視用於生產使用，一個完全公開的檢視用於開發和除錯...不需要修改模組原始碼。
• 重新命名模組函式和/或將它們放在你可以選擇名稱的表格中，無論模組原始碼是否被編寫成允許這樣做...不需要修改模組原始碼。

感謝

Darwin 的主要概念來自 Scheme48，進一步受到 ML 的影響。在完成 Darwin 撰寫後才讀到 Jonathan Rees 的[博士論文]，看來我在 Lua 中實現了他相當一部分的安全核心設計。還有一些事情我尚未完成，以完善我認為 Darwin 所需要的功能，包括

• 將getfenv 和 setfenv 函式隔離在一個獨立的模組中，以便輕鬆拒絕存取這些函式（因為它們會洩漏權限）；和
• 探索為 Lua 物件增加「類型驗證」，以便函式無法因為偽造物件具有與正品物件相同的結構，而被欺騙為接受偽造物件。這也是 Rees 的[博士論文]中探討的主題。

程式碼和範例

附檔是一個 tar/gzip 檔案，包含原始碼和一些測試。我寫了一些文件，是一份非正式論文，描述該設計，此外還有一小節參考文件

• [Darwin 原始碼（tar/gzip 格式）]
• [Darwin 文件和參考文件（html 格式）] - 請原諒裡面缺乏導覽的內部文件連結。這個網頁是（大部分）自動產生的。
• [Darwin 文件和參考文件（rtf 格式）]

Darwin 是 (C) 2009，Jamie Jennings 所寫，並將在 MIT 開放原始碼授權條款下發行。

Darwin 是純 Lua，適用於 Lua 5.1.4。我不知道它是否適用於舊版本。

這裡是一個我每次啟動 Lua 時都會載入的檔案（在載入 Darwin 之後）。它定義了一組我經常使用的模組結構。根據我設定 Darwin 的方式（這是預設設定），Darwin 會在 package.preload 中放置每個宣告結構的項目。這樣，我的程式碼可以簡單的呼叫 require，例如 require "list" 或 require "lanes"。Darwin 與現有的 Lua 套件系統很順利的工作。

structure.declare { name="list"; 
		    location="."; 
		    open={"_G"};
		    objects={"null"};
		    files="list.lua";
		 }

-- Just for demonstration purposes
structure.declare { name="pair"; 
		    signature={"cons", "car", "cdr", "isnull", "null"};
		    open={"_G"};
		    objects={"null"};
		    files="list.lua";
		 }

structure.declare { name="recordtype";
		    -- debug package is only needed because recordtype uses "strict"
		    open={"_G", "package"; "table", "string", "debug"};
		    environment=[[ require("recordtype"); return recordtype ]];
		 }

structure.declare { name="lprocess";
		    open={"package"};
		    environment=[[ require "lprocess"; return lprocess ]];
		 }

structure.declare { name="queuestack";
		    location=".";
		    files="queuestack.lua";
		 }

structure.declare { name="points";
		    location=".";
		    open={"_G", "math"};
		    objects={"point", "points"};
		    files="points.lua"
		 }

給 MacOS 和 Windows 使用者的注意事項：你可能需要對 _darwinpackage.lua_ 做一些小修改，才能讓 Darwin 正確載入原生（C/C++）函式庫。這個修改，及其原因，在文件中的「限制事項」中說明。我會在某個時間點建立一個暫時解決方案。