Lua
Metatables

Sintassi

• [[local] mt =] getmetatable ( t ) -> recupera la metatable associata per ' t '
• [[local] t =] setmetatable ( t , mt ) -> imposta il metatable per ' t ' su ' mt ' e restituisce ' t '

Parametri

Osservazioni

Creazione e utilizzo di metabli

Un metatable definisce un insieme di operazioni che alterano il comportamento di un oggetto lua. Una metatable è solo una tabella ordinaria, che viene utilizzata in un modo speciale.

local meta = { } -- create a table for use as metatable

-- a metatable can change the behaviour of many things
-- here we modify the 'tostring' operation:
-- this fields should be a function with one argument.
-- it gets called with the respective object and should return a string
meta.__tostring = function (object)
    return string.format("{ %d, %d }", object.x, object.y)
end

-- create an object
local point = { x = 13, y = -2 }
-- set the metatable
setmetatable(point, meta)

-- since 'print' calls 'tostring', we can use it directly:
print(point) -- prints '{ 13, -2 }'

Utilizzo di tabelle come metamethods

Alcuni metametodi non devono essere funzioni. Per esempio più importante per questo è il __index __index. Può anche essere una tabella, che viene quindi utilizzata come ricerca. Questo è abbastanza comunemente usato nella creazione di classi in lua. Qui, una tabella (spesso la stessa metatable) viene utilizzata per contenere tutte le operazioni (metodi) della classe:

local meta = {}
-- set the __index method to the metatable.
-- Note that this can't be done in the constructor!
meta.__index = meta

function create_new(name)
    local self = { name = name }
    setmetatable(self, meta)
    return self
end

-- define a print function, which is stored in the metatable
function meta.print(self)
    print(self.name)
end

local obj = create_new("Hello from object")
obj:print()

Garbage collector: metamethod __gc

local meta =
{
    __gc = function(self)
        print("destroying self: " .. self.name)
    end
}

local t = setmetatable({ name = "outer" }, meta)
do
    local t = { name = "inner" }
    setmetatable(t, meta)
end

Più metamethods

Ci sono molti più metametodi, alcuni di essi sono aritmetici (ad esempio addizione, sottrazione, moltiplicazione), ci sono operazioni bit a bit (e, o, xor, shift), confronto (<,>) e anche operazioni di tipo base come == e # (uguaglianza e lunghezza). Costruiamo una classe che supporta molte di queste operazioni: una chiamata per l'aritmetica razionale. Mentre questo è molto semplice, mostra l'idea.

local meta = {
    -- string representation
    __tostring = function(self)
        return string.format("%s/%s", self.num, self.den)
    end,
    -- addition of two rationals
    __add = function(self, rhs)
        local num = self.num * rhs.den + rhs.num * self.den
        local den = self.den * rhs.den
        return new_rational(num, den)
    end,
    -- equality
    __eq = function(self, rhs)
        return self.num == rhs.num and self.den == rhs.den
    end
}

-- a function for the creation of new rationals
function new_rational(num, den)
    local self = { num = num, den = den }
    setmetatable(self, meta)

    return self
end

local r1 = new_rational(1, 2)
print(r1) -- 1/2

local r2 = new_rational(1, 3)
print(r1 + r2) -- 5/6

local r3 = new_rational(1, 2)
print(r1 == r3) -- true
-- this would be the behaviour if we hadn't implemented the __eq metamethod.
-- this compares the actual tables, which are different
print(rawequal(r1, r3)) -- false

Rendi i tavoli chiamabili

Esiste un metametodo chiamato __call , che definisce il bevahiour dell'oggetto dopo essere stato usato come funzione, ad esempio object() . Questo può essere usato per creare oggetti funzione:

-- create the metatable with a __call metamethod
local meta = {
    __call = function(self)
        self.i = self.i + 1
    end,
    -- to view the results
    __tostring = function(self)
        return tostring(self.i)
    end
}

function new_counter(start)
    local self = { i = start }
    setmetatable(self, meta)
    return self
end

-- create a counter
local c = new_counter(1)
print(c) --> 1
-- call -> count up
c()
print(c) --> 2

Il metodo metamethod viene chiamato con l'oggetto corrispondente, tutti gli argomenti rimanenti vengono passati alla funzione dopo che:

local meta = {
    __call = function(self, ...)
        print(self.prepend, ...)
    end
}

local self = { prepend = "printer:" }
setmetatable(self, meta)

self("foo", "bar", "baz")

Indicizzazione delle tabelle

Forse l'uso più importante dei metatables è la possibilità di modificare l'indicizzazione delle tabelle. Per questo, ci sono due azioni da considerare: leggere il contenuto e scrivere il contenuto della tabella. Si noti che entrambe le azioni vengono attivate solo se la chiave corrispondente non è presente nella tabella.

Lettura

local meta = {}

-- to change the reading action, we need to set the '__index' method
-- it gets called with the corresponding table and the used key
-- this means that table[key] translates into meta.__index(table, key)
meta.__index = function(object, index)
    -- print a warning and return a dummy object
    print(string.format("the key '%s' is not present in object '%s'", index, object))
    return -1
end

-- create a testobject
local t = {}

-- set the metatable
setmetatable(t, meta)

print(t["foo"]) -- read a non-existent key, prints the message and returns -1

Questo potrebbe essere usato per generare un errore durante la lettura di una chiave inesistente:

-- raise an error upon reading a non-existent key
meta.__index = function(object, index)
    error(string.format("the key '%s' is not present in object '%s'", index, object))
end

scrittura

local meta = {}

-- to change the writing action, we need to set the '__newindex' method
-- it gets called with the corresponding table, the used key and the value
-- this means that table[key] = value translates into meta.__newindex(table, key, value)
meta.__newindex = function(object, index, value)
    print(string.format("writing the value '%s' to the object '%s' at the key '%s'",
                         value, object, index))
    --object[index] = value -- we can't do this, see below
end

-- create a testobject
local t = { }

-- set the metatable
setmetatable(t, meta)

-- write a key (this triggers the method)
t.foo = 42

Ora puoi chiederti come è scritto il valore reale nella tabella. In questo caso, non lo è. Il problema qui è che i metametodi possono innescare metamethods, il che risulterebbe in un loop infinito o, più precisamente, in un overflow dello stack. Quindi, come possiamo risolvere questo? La soluzione per questo è chiamata accesso a tabelle non elaborate .

Accesso alla tabella grezza

A volte, non si desidera attivare metamethods, ma in realtà scrivere o leggere esattamente la chiave data, senza alcune funzioni intelligenti avvolte attorno all'accesso. Per questo, lua ti fornisce i metodi di accesso alle tabelle raw:

-- first, set up a metatable that allows no read/write access
local meta = {
    __index = function(object, index)
        -- raise an error
        error(string.format("the key '%s' is not present in object '%s'", index, object))
    end,
    __newindex = function(object, index, value)
        -- raise an error, this prevents any write access to the table
        error(string.format("you are not allowed to write the object '%s'", object))
    end
}

local t = { foo = "bar" }
setmetatable(t, meta)

-- both lines raise an error:
--print(t[1])
--t[1] = 42

-- we can now circumvent this problem by using raw access:
print(rawget(t, 1)) -- prints nil
rawset(t, 1, 42) -- ok

-- since the key 1 is now valid, we can use it in a normal manner:
print(t[1])

Con questo, possiamo ora riscrivere il vecchio metodo __newindex per scrivere effettivamente il valore nella tabella:

meta.__newindex = function(object, index, value)
    print(string.format("writing the value '%s' to the object '%s' at the key '%s'",
                         value, object, index))
    rawset(object, index, value)
end

Simulazione OOP

local Class = {} -- objects and classes will be tables
local __meta = {__index = Class}
-- ^ if an instance doesn't have a field, try indexing the class
function Class.new()
    -- return setmetatable({}, __meta) -- this is shorter and equivalent to:
    local new_instance = {}
    setmetatable(new_instance, __meta)
    return new_instance
end
function Class.print()
    print "I am an instance of 'class'"
end

local object = Class.new()
object.print() --> will print "I am an instance of 'class'"

I metodi di istanza possono essere scritti passando l'oggetto come primo argomento.

-- append to the above example
function Class.sayhello(self)
    print("hello, I am ", self)
end
object.sayhello(object) --> will print "hello, I am <table ID>"
object.sayhello() --> will print "hello, I am nil"

C'è dello zucchero sintattico per questo.

function Class:saybye(phrase)
    print("I am " .. self .. "\n" .. phrase)
end
object:saybye("c ya") --> will print "I am <table ID>
                      -->             c ya"

Possiamo anche aggiungere campi predefiniti a una classe.

local Class = {health = 100}
local __meta = {__index = Class}

function Class.new() return setmetatable({}, __meta) end
local object = Class.new()
print(object.health) --> prints 100
Class.health = 50; print(object.health) --> prints 50
-- this should not be done, but it illustrates lua indexes "Class"
-- when "object" doesn't have a certain field
object.health = 200 -- This does NOT index Class
print(object.health) --> prints 200