Метатаблицы, Lua

Ktlo · 24 августа, 2015

Метатаблицы — это самые обыкновенные таблицы, содержащие функции, которые изменяют стандартное поведение операторов в Lua. Метатаблица в Lua может быть у любого значения, но только у каждой таблицы может быть своя метатаблица, у всех остальных же одна на всех. Так например у типа значения строки есть своя встроенная метатаблица, которая позволяет нам делать так: ("строка"):rep(10) В данной таблице присутствует поле __index. А у потоков метатаблицы нет, а надо бы!!! Но обо всём по порядку.

Для установки и получения метатаблиц в Lua по стандарту существует 4 функции:

setmetatable(table: table, metatable: table):table — это основная функция, которая позволяет установить таблице метатаблицу. Такая функция работает только с таблицами.
getmetatable(value: value):table or value — возвращает метатаблицу, если есть или значение поля __metatable в метатаблице, если есть. Работает со всеми значениями.
debug.setmetatable(value: value):boolean or table — устанавливает метатаблицу любому значению и обходит метаполе __metatable. Действительно мощная штука, вот почему её убрали в Open Computers .
debug.getmetatable(value: value):table or value — возвращает метатаблицу, обходя поле __metatable. Также отсутствует в OC.

Теперь, я думаю, можно приступить к самим метаметодам. Для своего, а может быть и вашего удобства я их разделю на четыре категории:

Разное

Начну сразу с этой категории, т.к. здесь всё самое вкусное.

1) __index(self: value, key: value) — метаметод, который вызывается при попытке индексирования значения с этим метаметодом. В качестве аргументов функция получает само значение, как первый аргумент, и индекс как второй, возвращать должна любое значение под заданным индексом. Если значение-таблица, то вызывается только тогда, когда нет поля с искомым индексом в самой таблице. Если вам необходимо проигнорировать этот метаметод, используйте rawget(table: table, key: value):value, эта простая функция вернёт значение в самой таблице и не притронется к метаметоду. Пример:

local t = { }
setmetatable(t, { __index = _G })
t:print()

--то же самое с помощью функции
t = setmetatable(t, {
    __index = function(self, key)
        return _G[key]
    end
})
t:print()

2) __newindex(self: value, key: value, value: value) — делает то же что и __index, только наоборот. Этот метаметод вызывается, когда значению, присваивают что-нибудь под каким-нибудь индексом. Также можно установить вместо функции таблицу, куда будут уходить все новые значения под новыми индексами. Если ваше значение с метатаблицей — таблица, то вы можете вставить поле прямо в неё, избегая метометод, с помощью rawset(table: table, key: value, value: value):nil. Пример:

--Давайте сделаем таблицу, которую нельзя обойти стандартными итераторами
local t = { }
local private = { }
setmetatable(t, {
    __index = private;
    __newindex = private;
})
t.var = 23
t.var2 = 42

for key, value in pairs(t) do --По сути ничего неделает
    print(key, value)
end

print(t.var)
--> 23

print(t.var2)
--> 42

3) __call(self: value, args: ... ) — превращает любое значение с метатаблицей в типа функцию. С ним вы можете вызвать ваше значение, как функцию. Первым аргументом всегда будет само значение, остальные — это те которые были указаны при вызове функции. Пример:

local t = { }
setmetatable(t, {
    __call = function(self, String)
        table.insert(self, String)
        return true
    end
})

print(t("Hello!"))
--> true

print(t[1])
--> Hello!

4) __metatable: value — это не метаметод, это просто поле, которое содержит информацию, которая будет возвращаться функцией getmetatable(value: value):value. Также при наличии этого поля не удастся сменить метатаблицу с помощью setmetatable(value: value, metatable: table):table на другую: выскочит ошибка. Чтобы проигнорировать этот параметр можно использовать функции из библиотеки debug.

5) __tostring(self: value) — при попытке перевести значение в строку будет вызван этот метаметод, использован же будет его результат. Пример:

local t = { }
setmetatable(t, {
    __tostring = function(self)
        return "Я - таблица!"
    end
})

print(tostring(t))
--> Я - таблица!

print(t) --Да, да. Это также работает.
--> Я - таблица!

6) __len(self: value) — взаимодействует с оператором #. Если вы хотите проигнорировать этот метаметод в значении таблица, просто используйте table.getn(table: table):number. Не знаю, что добавить, смотрите пример. Пример:

local t = { }
setmetatable(t, {
    __len = function(self)
        return 3 --Размер этого "массива" теперь всегда 3
    end
})

for i = 1, 8 do
    table.insert(t, i)
end
-- В массиве теперь 8 элементов,

print(#t) -- но результат всё равно 3
--> 3

7) __pairs(self: value) — заменяет собой функцию pairs(table: table), должен возвращать итератор, как минимум. Проигнорировать можно, подставив стандартный итератор next(level: number, table: table):value, value.

8) __ipairs(self: value) — то же самое, но для ipairs(table: table). Стандартный итератор — __inext(level: number, table: table):value, value (не удивляйтесь двойному подчёркиванию, это не метаметод, а стандартная функция глобального окружения).

9) __name: string — метаполе, которое используется при возникновении ошибки. Это поле в метатаблице наверняка существует для типа userdata, но также успешно работает с таблицами. Когда срабатывает ошибка несоответствия типов данных, то Lua заменяет слово, обозначающее этот тип данных, на то, что хранится в __name (при условии, что __name — строка). Для понимания того, что вы сейчас прочитали, пример:

t = setmetatable({}, { __name = "qwerty" }) -- Переименовываем table в qwerty
print(type(t)) -- Никак не влияет на type
--> table

math.sqrt(t) -- t - не число, а из таблицы корень не получишь
--[[
    Этот код выдаст примерно следующую ошибку:
stdin:2: bad argument #1 to 'sqrt' (number expected, got qwerty)
]]

Следующие два метаметода взаимодействуют со сборщиком мусора в Lua. На разных версиях lua они немного отличаются по возможностям. Я опишу, как они работают на lua 5.3.

10) __gc(self: value) — вызывается, когда сборщик мусора хочет удалить объект из памяти. По некоторым данным не работает с таблицами, но я протестировал в Lua интерпритаторе, и всё вроде как функционирует :smile44:

. Я думаю, что этот метаметод может заменить собой деструктор "класса" в Lua. Пример:

setmetatable({ }, {
    __gc = function(self)
        print(self, " был удалён с ОЗУ")
    end
})

--[[ Через какое-то время ленивый сборщик мусора удалит вашу таблицу, и вы увидите этот знаменательный момент]]

11) __mode: string — параметр, указывающий на то, что таблица не может защитить ключи или значения от безжалостного сборщика мусора. Если __mode == "k", то при не нахождении переменной содержащей, значение равное этому ключу, сборщик мусора спокойно удалит это поле и из таблицы тоже, если же __mode == "v", то тоже самое он будет делать для значений в таблице. Полностью правильно это будет работать только если удаляемые ключи и значения не являются: строкой, boolean или числом (это связано с особенностью работы сборщика). Пример:

local t = setmetatable({ }, { __mode = "v" })

do
    local var = {}
    t.var = var
end

print(t.var)
--> table: XXXXXXXXXXX

-- После очередного сбора мусора
print(t.var)
--> nil

Математические

1) __unm(self: value) — унарный минус, это, когда var = -value. В качестве аргумента получает само значение. Думаю, примеры здесь не нужны.

Следующие метаметоды однотипны, поэтому я опишу принцип действия для всех, а потом с какими операторами они взаимодействуют.

Принцип действия: сначала Lua смотрит на первое значение в действии, если оно содержит метатаблицу с метаметодом этого действия, то он вызывается, и решением этого действия становится результат метаметода (то, что он вернёт). Если не находит смотрит во втором значении и проделывает тоже самое, если ненаходит ни там ни там, то действует по стандартному алгоритму. При постановке аргументов в метаметоде использует их изначальный порядок (то есть 2 + 3 будет вызывать __add(2, 3)) Надеюсь объяснил понятно.

2) __add(op1: value, op2: value) — операция сложения. Оператор +.

3) __sub(op1: value, op2: value) — операция вычитания. Оператор -.

4) __mul(op1: value, op2: value) — операция умножения. Оператор *.

5) __div(op1: value, op2: value) — операция деления. Оператор /.

6) __mod(op1: value, op2: value) — операция получения остатка от деления. Оператор %.

7) __pow(op1: value, op2: value) — операция возведения в степень. Оператор ^. Игнорируется функцией math.pow(op1: number, op2: number):number.

8) __concat(op1: value, op2: value) — операция конкатенации (склейки). Оператор ... Игнорируется функцией table.concat(table: table[, insert_string: string, begin: number, end: number]):string.

9) __idiv(op1: value, op2: value) — операция целочисленного деления. Оператор //. Появился в Lua 5.3.

Пример один на всех, но только с операцией сложения:

local _42 = { }
setmetatable(_42, {
    __add = function(op1, op2)
        op1 = type(op1) == "table" and 42 or op1 --Если первый аргумент - таблица, то присваиваем ему значение 42, иначе его изначальное значение
        op2 = type(op2) == "table" and 42 or op2 --Проделываем то же самое
        return op1 + op2 --Складываем и возвращаем результат
    end
})

print(_42 + 8)
--> 50

print(8 + _42)
--> 50
print(_42 + _42)
--> 84
print({} + _42)
--> 84

Немного странный результат у последнего примера, правда?

Попробуйте это объяснить.

Сравнение

Следующие метаметоды нотличаются от всех тех, что выше. Во-первых они могут возвращать только логическое значение (true или false), если возвращаемое значение не является таковым, то будет переделано в него (например "return {}" будет восприниматься, как "return true"). Во-вторых, они будут вызываться только, если одинаковый метаметод присутствует в метатаблицах обоих значений, причём сами метатаблицы могут быть разными.

1) __eq(op1: value, op2: value) — операция равенства, операторы: == и ~=. При использовании оператора ~= возвращаемое значение инвертируется. Порядок сравниваемых значений в аргументах соответствует их изначальной постановке. Не вызывается если значения одинаковы (например, когда мы сравниваем одну и ту же таблицу). Пример:

local t1 = {}
local t2 = {}
local __eq = function(op1, op2)
    print "Работает"
    return op1
end
setmetatable(t1, { __eq = __eq })
setmetatable(t2, {
    __eq = function(op1, op2)
        print "Работает"
        return op1
    end
})

print(t1 == t2) --__eq не вызвался, т.к. методы в метатаблицах разные.
--> false

setmetatable(t2, { __eq = __eq })
print(t1 == t2) --Метод успешно вызван
--> Работает
--> true

print(t1 == t1) --Не вызван, т.к. одинаковы
--> true

2) __lt(op1: value, op2: value) — операция меньше чем, операторы: < и >. Сравниваемые значения расставляются в аргументах в том порядке, в каком их сравнивают, при использовании оператора <. Оператор > просто меняет их местами.

3) __le(op1: value, op2: value) — операция меньше или равно, операторы: <= и >=. Работает также, что и метаметод выше, но с другими операторами.

Битовые операторы

В Lua 5.3 появились новые операторы (о которых я даже не подозревал). Эти операторы позволяют производить побитовые операции над целыми числами. Им также соответствуют некоторые специальные поля в метатаблице. В предыдущих версиях Lua для этого использовалась отдельная стандартная библиотека bit32. Все соответствующие операторам функции в библиотеке можно использовать для обхода метаметодов в метатаблице.

1) __band(op1: value, op2: value) — операция побитового и. Оператор &.

2) __bor(op1: value, op2: value) — операция побитового или. Оператор |.

3) __bxor(op1: value, op2: value) — операция побитового исключающего или. Оператор ~ (бинарная версия).

4) __bnot(self: value) — операция побитового не. Оператор ~ (унарная версия).

5) __shl(op1: value, op2: value) — операция битового сдвига влево. Оператор <<.

6) __shr(op1: value, op2: value) — операция битового сдвига вправо. Оператор >>.

Пример с операторами <<:

local meta = getmetatable(io.stdout)

function meta.__shl(ostream, data)
    return ostream:write(tostring(data))
end

local cout = io.stdout
local endl = "\n"

cout = cout << "Я люблю C++!" << endl
            << "Число: " << math.pi << endl
            << cout;

Изменено 28 марта, 2016 пользователем Ktlo

Ktlo · 25 августа, 2015

Обновил и добавил про математические метаметоды.

swg2you · 26 августа, 2015

Немного странный результат у последнего примера, правда? Попробуйте это объяснить.

--Если первый аргумент - таблица, то присваиваем ему значение 42, иначе его изначальное значение

Шутишь?

---

Ме-та-та-бли-бли-бли-цы - уж-жасное название. Еще ужаснее конструкции вида:

при работе с метатаблицами, она устанавливает таблице метатаблицу. Первый аргумент здесь — таблица, второй — метатаблица

Прочитал, теперь заикаюсь.

Материал хорош, и грамотен, но та-та-та-блицы с ме-ме-ме-та-методами нужно подавать проще и другими словами.

davial · 26 августа, 2015

Шутишь?

---

Ме-та-та-бли-бли-бли-цы - уж-жасное название. Еще ужаснее конструкции вида:

Прочитал, теперь заикаюсь.

Материал хорош, и грамотен, но та-та-та-блицы с ме-ме-ме-та-методами нужно подавать проще и другими словами.

Оно вроде как и .. ты прав ... но ... из песни слов не выкинешь. Чем думаешь заменить валийское metatable.Каким словом из русского языка? Чтобы звучало - просто, понятно и правильно.

Изменено 26 августа, 2015 пользователем davial

LeshaInc · 26 августа, 2015

Оно вроде как и .. ты прав ... но ... из песни слов не выкинешь. Чем думаешь заменить валийское metatable.Каким словом из русского языка? Чтобы звучало - просто, понятно и правильно.

о-себе-таблица)))

Totoro · 26 августа, 2015

Да, термин "таблица" рябит в глазах, особенно если это замечаешь.

Однако, на мой взгляд, в статье на подобную тему это неизбежно. И уж тем более не стоит заменять термин "метатаблица" на неологизм собственного сочинения, вводя в заблуждение читающих статью новичков.

setmetatable(table, table) — эта основная функция при работе с метатаблицами, она устанавливает таблице метатаблицу. Первый аргумент здесь — таблица, второй — метатаблица. Такая функция работает только с таблицами.

Можно использовать синтаксис описания команд, подобный тому, что можно увидеть на http://ocdoc.cil.li/

И переформулировать фразы немного, чтобы избежать излишней тавтологии.

setmetatable(table: table, metatable: table) — это основная функция, которая позволяет установить таблице метатаблицу.

Т.е. тип аргументов и какой идет куда, становится понятно из сигнатуры.

Изменено 26 августа, 2015 пользователем Totoro

Zer0Galaxy · 26 августа, 2015

Наверное следует упомянуть, что __index и __newindex могут быть не только методами, но и таблицами. На счет остальных заклинаний не уверен.

Ktlo · 26 августа, 2015

Наверное следует упомянуть, что __index и __newindex могут быть не только методами, но и таблицами. На счет остальных заклинаний не уверен.

Но я упоминал об этом.

Да, термин "таблица" рябит в глазах, особенно если это замечаешь.

Однако, на мой взгляд, в статье на подобную тему это неизбежно. И уж тем более не стоит заменять термин "метатаблица" на неологизм собственного сочинения, вводя в заблуждение читающих статью новичков.

Можно использовать синтаксис описания команд, подобный тому, что можно увидеть на http://ocdoc.cil.li/

И переформулировать фразы немного, чтобы избежать излишней тавтологии.

Т.е. тип аргументов и какой идет куда, становится понятно из сигнатуры.

Переделаю, так действительно будет лучше.

swg2you · 27 августа, 2015

Однако, на мой взгляд, в статье на подобную тему это неизбежно. И уж тем более не стоит заменять термин "метатаблица" на неологизм собственного сочинения, вводя в заблуждение читающих статью новичков.

Тут как раз "метатаблица" и есть неблагозвучный калькированный с английского неологизм.

Если бы документацию писали, а не переводили, то термин скорее всего был бы "суб-таблица" или составной, но более точный по сути "таблица операторов". А в случае с __index и __newindex было бы оговорено, что в качестве таблицы операторных методов может выступать обычная таблица индексов-значений.

ЗЫ

"метаметод" - тоже, еще та корявость ) мета-метод это как?

Изменено 27 августа, 2015 пользователем swg2you

Totoro · 27 августа, 2015

Тут как раз "метатаблица" и есть неблагозвучный калькированный с английского неологизм.

Если бы документацию писали, а не переводили, то термин скорее всего был бы "суб-таблица" или составной, но более точный по сути "таблица операторов".

Немного не соглашусь.

У неологизма "метатаблица" есть как минимум пара преимуществ, по сравнению с другими вариантами.

Первое - он широко распространен (в контексте Луа). Как в английском так и в русском языке.

Второе - это наиболее точный перевод термина "metatable" на русский. То что перевод так похож на оригинал - лишь облегчает понимание мануалов.

Так что тут уже все решено за нас создателями языка.

Термин "суб-таблица" возможно прижился бы. Но он звучит менее определенно. "Под-таблица". Это таблица-элемент? Таблица операторов? Или что-то еще?

Приставка "мета-" носит в русском языке (хотя она несомненно иностранного происхождения) смысл абстрактности и обобщенности. Что вполне подходит к случаю, на мой взгляд.

swg2you · 27 августа, 2015

Немного не соглашусь.

У неологизма "метатаблица" есть как минимум пара преимуществ, по сравнению с другими вариантами.

Первое - он широко распространен (в контексте Луа). Как в английском так и в русском языке.

Второе - это наиболее точный перевод термина "metatable" на русский. То что перевод так похож на оригинал - лишь облегчает понимание мануалов.

Так что тут уже все решено за нас создателями языка.

Термин "суб-таблица" возможно прижился бы. Но он звучит менее определенно. "Под-таблица". Это таблица-элемент? Таблица операторов? Или что-то еще?

Приставка "мета-" носит в русском языке (хотя она несомненно иностранного происхождения) смысл абстрактности и обобщенности. Что вполне подходит к случаю, на мой взгляд.

мета- из греческого "рядом с" перекочевало как приставка в английский и русский, и укоренилось в узких значениях: на другом уровне, выше, ниже, после, между.

Мета-фора, мета-язык, мета-физика, и т.п.

А насчет распространенности это да. Мы любим кальку. Большая часть слов в современном Русском - заимствованы.

Ktlo · 27 августа, 2015

Обновил и добавил про метаметоды сравнения. Возможно потом, что-то ещё буду дописывать, но скорее нет. Вроде описал все поля, используемые в метатаблицах. Но если что-то забыл, пишите.

SergOmarov · 29 августа, 2015

Наверное следует упомянуть, что __index и __newindex могут быть не только методами, но и таблицами. На счет остальных заклинаний не уверен.

Еще может быть __call, если ее саму можно вызвать

Ktlo · 29 августа, 2015

Еще может быть __call, если ее саму можно вызвать

Нет, я проверил в Lua интерпритаторе, и твоё предположение на счёт __call не работает.

SergOmarov · 14 сентября, 2015

Жаль, по логике должно работать(если ты проверял в интерпритаторе на сайте - он кривой)

Ktlo · 14 сентября, 2015

Жаль, по логике должно работать(если ты проверял в интерпритаторе на сайте - он кривой)

Я проверял не на сайте, а в официальном интерпритаторе от создателей языка программирования. Версия - Lua 5.3, если что.

P.S. Утренняя переписочка

Изменено 14 сентября, 2015 пользователем Ktlo

SergOmarov · 14 сентября, 2015

Жаль что не пашет(

Ktlo · 28 марта, 2016

Тема обновлена

Добавлены математический метаметод __idiv() и метаметоды для битовых операторов.

Zer0Galaxy · 28 марта, 2016

Оператор //

Это что за оператор? В Луа 5.2 не работает.

Ktlo · 28 марта, 2016

Это что за оператор? В Луа 5.2 не работает.

В Lua 5.3 его добавили. До этого такого не было.

Войти

Метатаблицы, Lua

Рекомендуемые сообщения

Ktlo 789

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Ktlo Автор темы 789

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

swg2you 403

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

davial 1 972

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

LeshaInc 625

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Totoro 3 563

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Zer0Galaxy 2 187

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Ktlo Автор темы 789

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

swg2you 403

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Totoro 3 563

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

swg2you 403

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Ktlo Автор темы 789

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

SergOmarov 34

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Ktlo Автор темы 789

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

SergOmarov 34

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Ktlo Автор темы 789

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

SergOmarov 34

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Ktlo Автор темы 789

Тема обновлена

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Zer0Galaxy 2 187

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на других сайтах

Ktlo
Автор темы
789

Ktlo
Автор темы
789

Ktlo
Автор темы
789

Ktlo
Автор темы
789

Ktlo
Автор темы
789

Ktlo
Автор темы
789

Ktlo
Автор темы
789