Lua 5.1中的__call元方法如何实际工作？

Question

作为练习,我正在尝试在Lua中进行一组实现.具体来说,我想采用Pil2 11.5的简单集合实现,并将其扩展到包括插入值,删除值等的能力.

现在,显而易见的方法(以及工作方式)是这样的:

Set = {}
function Set.new(l)
    local s = {}
    for _, v in ipairs(l) do
        s[v] = true
    end
    return s
end
function Set.insert(s, v)
    s[v] = true
end

ts = Set.new {1,2,3,4,5}
Set.insert(ts, 5)
Set.insert(ts, 6)

for k in pairs(ts) do
    print(k)
end

正如预期的那样,我打印出数字1到6.但那些电话Set.insert(s, value)真的很难看.我宁愿能够打电话ts:insert(value).

我对此解决方案的第一次尝试看起来像这样:

Set = {}
function Set.new(l)
    local s = {
        insert = function(t, v)
            t[v] = true
        end
    }
    for _, v in ipairs(l) do
        s[v] = true
    end
    return s
end

ts = Set.new {1,2,3,4,5}
ts:insert(5)
ts:insert(6)

for k in pairs(ts) do
    print(k)
end

这很有效,直到你看到它的结果:

1
2
3
4
5
6
insert

很明显,正在显示插入函数,它是set表的成员.这不仅比原始Set.insert(s, v)问题更丑陋,而且还容易出现一些严重的问题(如果"插入"是某人试图进入的有效密钥会发生什么？).是时候再次上书了.如果我尝试这样做会发生什么？:

Set = {}
function Set.new(l)
    local s = {}
    setmetatable(s, {__call = Set.call})
    for _, v in ipairs(l) do
        s[v] = true
    end
    return s
end
function Set.call(f)
    return Set[f]
end
function Set.insert(t, v)
    t[v] = true
end

ts = Set.new {1,2,3,4,5}
ts:insert(5)
ts:insert(6)

for k in pairs(ts) do
    print(k)
end

现在,我正在阅读此代码的方式是:

• 当我打电话时ts:insert(5),insert不存在被调用的事实意味着ts将要搜索metatable "__call".
• 该ts元表的"__call"键返回Set.call.
• 现在Set.call调用名称insert,使其返回Set.insert函数.
• Set.insert(ts, 5) 叫做.

真正发生的是这个:

lua: xasm.lua:26: attempt to call method 'insert' (a nil value)
stack traceback:
        xasm.lua:26: in main chunk
        [C]: ?

在这一点上,我很难过.我完全不知道从哪里开始.我在这段代码上乱砍了一个小时不断变化,但最终的结果是我什么都没有用.在这一点上我忽略了什么显而易见的事情？

Answer 1

现在,我正在阅读此代码的方式是:

• 当我调用ts:insert(5)时,不存在insert的事实意味着将要搜索ts metatable的"__call".

这是你的问题.该__call时元方法的咨询表本身被称为(即,作为一个函数):

local ts = {}
local mt = {}

function mt.__call(...)
    print("Table called!", ...)
end

setmetatable(ts, mt)

ts() --> prints "Table called!"
ts(5) --> prints "Table called!" and 5
ts"String construct-call" --> prints "Table called!" and "String construct-call"

Lua中面向对象的冒号调用如下:

ts:insert(5)

仅仅是语法糖

ts.insert(ts,5)

这本身就是语法糖

ts["insert"](ts,5)

如此,对于正在采取的行动ts不是调用,而是一个指数(该结果的ts["insert"]是所谓),这是由支配__index元方法.

该__index元方法可以为你想要索引到"回落"到另一个表的简单情况表(注意,这是在__index键的值是被收录在元表并没有元表本身):

local fallback = {example = 5}
local mt = {__index = fallback}
local ts = setmetatable({}, mt)
print(ts.example) --> prints 5

__index作为函数的metamethod与Set.call所期望的签名类似,只是它传递了在键之前被索引的表:

local ff = {}
local mt = {}

function ff.example(...)
  print("Example called!",...)
end

function mt.__index(s,k)
  print("Indexing table named:", s.name)
  return ff[k]
end

local ts = {name = "Bob"}
setmetatable(ts, mt)
ts.example(5) --> prints "Indexing table named:" and "Bob",
              --> then on the next line "Example called!" and 5

有关元表的更多信息,请参阅手册.

Answer 2

你说:

现在,我正在阅读此代码的方式是:

• 当我调用ts:insert(5)时,不存在insert的事实意味着将要搜索ts metatable的"__call".
• ts metatable的"__call"键返回Set.call.
• 现在使用名称insert调用Set.call,使其返回Set.insert函数.
• 调用Set.insert(ts,5).

不,这是怎么回事:

• 如果insert没有直接在ts对象中找到,Lua会__index在其metatable中查找.
  
  • 如果它在那里并且它是一张桌子,Lua将在insert那里搜索.
  • 如果它在那里并且它是一个函数,它将使用原始表(ts在这种情况下)和正在搜索的键(insert)调用它.
  • 如果不存在,则考虑这种情况nil.

你遇到的错误是因为你没有__index在metatable中设置,所以你实际上是在调用一个nil值.

这可以通过指向__index某个表来解决,即Set,如果您要将方法存储在那里.

至于__call,它用于将对象作为函数调用时.即:

Set = {}
function Set.new(l)
    local s = {}
    setmetatable(s, {__index=Set, __call=Set.call})
    for _, v in ipairs(l) do
        s[v] = true
    end
    return s
end
function Set.call(s, f)
    -- Calls a function for every element in the set
    for k in pairs(s) do
        f(k)
    end
end
function Set.insert(t, v)
    t[v] = true
end

ts = Set.new {1,2,3,4,5}
ts:insert(5)
ts:insert(6)

ts(print) -- Calls getmetatable(ts).__call(ts, print),
          -- which means Set.call(ts, print)

-- The way __call and __index are set,
-- this is equivalent to the line above
ts:call(print)