# バッチ設計書 13-lua51.lua

## 概要

本ドキュメントは、Lua 5.1互換環境を提供するモジュール `lua51.lua` のバッチ設計書です。

### 本バッチの処理概要

このモジュールは、Lua 5.4環境上でLua 5.1互換の実行環境を提供します。Lua 5.2以降で削除または変更された関数（setfenv、getfenv、module、unpackなど）をエミュレートし、Lua 5.1向けに書かれたコードを実行可能にします。

**業務上の目的・背景**：Lua言語サーバーは最新のLuaランタイム（5.4）で動作しますが、解析対象のプロジェクトがLua 5.1向けに書かれている場合があります。また、Lua 5.1の `module` 関数や `setfenv` 関数を使用した古いスタイルのコードをテスト実行する際に、この互換レイヤーが必要です。これにより、バージョン間の非互換性を吸収し、言語サーバーの機能（補完、診断等）を正しく動作させることができます。

**バッチの実行タイミング**：モジュールとして require された時点で初期化されます。Lua 5.1互換実行が必要な場面で動的に読み込まれます。

**主要な処理内容**：
1. Lua 5.1互換グローバル環境（lua51._G）の構築
2. setfenv/getfenv関数のエミュレーション（_ENVアップバリューの操作）
3. module関数のエミュレーション（モジュール定義パターンの再現）
4. Lua 5.1スタイルの標準ライブラリ関数の提供（math.log10、string.rep等）
5. package.loaders（Lua 5.1）とpackage.searchers（Lua 5.2+）の互換マッピング

**前後の処理との関連**：テストスイートやLua 5.1向けプラグインの実行時に使用される可能性があります。言語サーバー本体の動作には直接関与しませんが、互換性テストや古いコードの解析時に利用されます。

**影響範囲**：Lua 5.1互換環境で実行されるコード全体

## バッチ種別

互換レイヤー・ランタイムエミュレーション

## 実行スケジュール

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| 実行頻度 | 随時（モジュールとして呼び出し） |
| 実行時刻 | - |
| 実行曜日 | - |
| 実行日 | - |
| トリガー | require時に自動初期化 |

## 実行条件

### 前提条件

| 条件 | 説明 |
|-----|------|
| Lua 5.3以上の実行環境 | debug.upvaluejoin等のAPIが必要 |
| debugライブラリが利用可能 | setfenv/getfenvのエミュレーションに使用 |

### 実行可否判定

常にモジュールとして読み込み可能です。読み込まれた時点でlua51テーブルが返されます。

## 入力仕様

### 入力パラメータ

| パラメータ名 | 型 | 必須 | デフォルト値 | 説明 |
|-------------|-----|-----|-------------|------|
| なし | - | - | - | モジュールとして読み込むため引数なし |

### 入力データソース

| データソース | 形式 | 説明 |
|-------------|------|------|
| Lua標準ライブラリ | Luaモジュール | 元となる関数群 |
| package.searchers | table | ローダー関数の取得元 |

## 出力仕様

### 出力データ

| 出力先 | 形式 | 説明 |
|-------|------|------|
| return値 | Lua table | Lua 5.1互換環境テーブル（lua51._G等） |

### 出力ファイル仕様

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| ファイル名 | なし（メモリ上のテーブルを返す） |
| 出力先 | - |
| 文字コード | - |
| 区切り文字 | - |

## 処理フロー

### 処理シーケンス

```
1. ローカル変数の初期化
   └─ 標準ライブラリ関数のローカルキャッシュ
   └─ 定数の定義（EXP、PI、RAD）

2. FenvCache テーブルの作成
   └─ 弱参照テーブルとしてsetfenv/getfenvのキャッシュを保持

3. ヘルパー関数の定義
   └─ checkType: 型チェック関数
   └─ getFunc: スタックレベルから関数を取得
   └─ findTable: 名前からテーブルを検索/作成
   └─ setfenv/getfenv: 環境操作のコア実装

4. lua51グローバル関数の定義
   └─ assert, collectgarbage, dofile, error等
   └─ setfenv, getfenv（エミュレーション）
   └─ load, loadfile, loadstring（Lua 5.1互換）
   └─ module（Lua 5.1スタイル）
   └─ require（環境設定付き）

5. 標準ライブラリの再構築
   └─ coroutine: 標準と同等
   └─ debug: setfenv/getfenv追加
   └─ io: 標準と同等
   └─ math: log10, cosh, sinh, tanh等追加
   └─ os: exit互換
   └─ package: loaders, seeall追加
   └─ string: 標準と同等
   └─ table: maxn追加

6. lua51テーブルの返却
```

### フローチャート

```mermaid
flowchart TD
    A[require 'lua51'] --> B[ローカル変数初期化]
    B --> C[FenvCache作成]
    C --> D[ヘルパー関数定義]
    D --> E[グローバル関数定義]
    E --> F[coroutine再構築]
    F --> G[debug再構築]
    G --> H[io再構築]
    H --> I[math再構築]
    I --> J[os再構築]
    J --> K[package再構築]
    K --> L[string再構築]
    L --> M[table再構築]
    M --> N[lua51テーブル返却]
```

## データベース操作仕様

### 操作別データベース影響一覧

| 処理 | 対象テーブル | 操作種別 | 概要 |
|-----|-------------|---------|------|
| - | - | - | データベースは使用しない |

### テーブル別操作詳細

データベース操作は行いません。

## エラー処理

### エラーケース一覧

| エラーコード | エラー種別 | 発生条件 | 対処方法 |
|------------|----------|---------|---------|
| - | 型エラー | checkType関数で型不一致を検出 | 正しい型の引数を渡す |
| - | レベルエラー | 無効なスタックレベルを指定 | 有効なレベルを指定する |
| - | モジュール検索エラー | requireで対象モジュールが見つからない | パス設定を確認 |
| - | setfenv不可エラー | 環境変更不可のオブジェクトに対して実行 | 対象を確認 |

### リトライ仕様

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| リトライ回数 | なし |
| リトライ間隔 | - |
| リトライ対象エラー | - |

### 障害時対応

エラー発生時はLuaの標準エラーハンドリングにより処理が中断されます。

## トランザクション仕様

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| トランザクション範囲 | なし（メモリ操作のみ） |
| コミットタイミング | - |
| ロールバック条件 | - |

## パフォーマンス要件

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| 想定処理件数 | - |
| 目標処理時間 | モジュール初期化は即座に完了 |
| メモリ使用量上限 | 特に制限なし |

## 排他制御

スレッドセーフではありません。各スレッドで独自のlua51インスタンスを使用することを推奨します。

## ログ出力

| ログ種別 | 出力タイミング | 出力内容 |
|---------|--------------|---------|
| なし | - | ログ出力機能は実装されていない |

## 監視・アラート

| 監視項目 | 閾値 | アラート先 |
|---------|-----|----------|
| なし | - | - |

## 備考

- このスクリプトは `tools/lua51.lua` に配置されています
- lua51._G は自己参照（lua51._G._G = lua51._G）として構築されています
- _VERSION は 'Lua 5.1' を返します
- setfenv/getfenvは debug.upvaluejoin を使用して_ENVアップバリューを操作します
- FenvCacheは弱参照テーブルで、ガベージコレクションを妨げません
- math.cosh, math.sinh, math.tanhは数式で実装されています
- unpackは table.unpack へのエイリアスとして提供されます
