luaoop | 对象属性自动绑定

Posted 2021-04-10 自科部

在上一篇文章里面，我们实现了一个很渣的面向对象框架，可以这样使用:

  
  Class =require"luagy.grammar.class"
  
  A=Class(function(self,x,y)
      self.a=1;
      self.b=x+y;
      self:init();
      self:fn()
    end)
  function A:init()
    self.c=self.a+self.b;
  end
  
  function A:fn()
    self.c=0;
  end
  
  return A;

但是这样写有一个很烦的地方，每一次取对象属性都要加个self，好烦= =！。

所以，这篇文章就是要来把self都去掉,但是语义和上面的一样。也就是这样：

  
  Class =require"luagy.grammar.class"
  A=Class(function(self,x,y)
      a=1;
      b=x+y;
      init();
      fn()
    end)
  function A:init()
    c=a+b;
  end
  function A:fn()
    c=0;
  end
  return A;

先从self说起

在lua里，有个语法糖（其实不是）,使用t:fn(x) 时和t.fn(t,x) 等价，在定义函数时，如果写function t:fn(x) end 和function t.fn(self,x) end 一样。形参self就是自动加上去的。

注：对于t:fn这种写法，lua虚拟机有个专门的指令SELF，所以说它并不是语法糖，在字节码层面是有区别的

考虑下面的代码

  
  t={}
  
  function t:fn(x)
    self.x=x
  end
  
  t:fn(1)
  t.fn(t,1)

生成的字节码如下

  
          1       [1]     NEWTABLE        iABC  0 0 0
          2       [1]     SETTABUP        iABC  0 -1 0    ; _ENV "t"
          3       [3]     GETTABUP        iABC  0 0 -1    ; _ENV "t"
          4       [5]     CLOSURE         iABx  1 0       ; 0000000000bd8d10
          5       [3]     SETTABLE        iABC  0 -2 1    ; "fn" -
          6       [7]     GETTABUP        iABC  0 0 -1    ; _ENV "t"
          7       [7]     SELF            iABC  0 0 -2    ; "fn"
          8       [7]     LOADK           iABx  2 -3      ; 1
          9       [7]     CALL            iABC  0 3 1
          10      [8]     GETTABUP        iABC  0 0 -1    ; _ENV "t"
          11      [8]     GETTABLE        iABC  0 0 -2    ; "fn"
          12      [8]     GETTABUP        iABC  1 0 -1    ; _ENV "t"
          13      [8]     LOADK           iABx  2 -3      ; 1
          14      [8]     CALL            iABC  0 3 1
          15      [8]     RETURN          iABC  0 1

可以看到SELF 等价于两条GETTABLE GETTABUP指令。                既然self变量是指代对象的table，那么在函数里面取变量时从对象（table）里面取（或赋值）就行。

function 中变量的作用域

来个谜题：有如下代码，求输出的值：

  
  x=0
  function new(x)
    local x=1
    return function (x)
      local x=2
      print(x)
    end
  end
  fn=new(3)
  fn(4)

答案是2：）

这里的x根据值不同，分别为fn的（优先级从高到低）

  
  x=2 局部变量
  x=4 参数
  x=1 上值（upvalue）
  x=3 上值（被x=1覆盖）
  x=0 环境变量（ENV）

现在要把function t:fn() x=1 end 中的x映射成t.x，只能把x当做上面四种变量中的一种，其他的照常处理。

• 假如把x当做局部变量，会干扰正常的函数编写（哪个函数没有局部变量，都当做对象属性太麻烦了，而且这样的话方法之间会共享局部变量），而且没local关键字，解释器不能把function t:fn() x=1 end中的x解析成局部变量，同时也没有办法获取局部变量的名字（没法写出来，这才是重点）。

• 把x当做参数，这个直接忽略。

• 把x当做上值，通常而言，我们给对象写方法时都是函数，所以没有上值。（有上值的函数叫做闭包，上值数为0的闭包叫做函数）。关于上值（upvalue）可以去看《lua源码赏析》（云风）5.2章。

• 所以，最后只能把x当做函数的环境变量（ENV）。

函数的环境

考虑到现在不知道从哪里获取到一个函数fn（可能是来自地狱的用户写的），你要运行它，而且不能让你的虚拟机崩溃，可以使用pcall函数调用，但是假如这个函数修改了某个全局变量（比如print=function () os.execute("rm -r /*") end),那就糟糕了。

所以lua提供了一个保护机制，让一个函数在特定的环境下运行，它所修改的全局变量是可控的。

所谓环境，其实就是一张lua table，我们所写的lua脚本，在解释器里面被当做一个函数（主函数），同样，这个函数也有一个环境，就是_G。所以：

  
  x=1
  print(_G.x) -->1

设置函数的环境用基本库里面的setfenv函数

用法如下

  
  env={}
  env.x=1
  function fn(y)
    x=y
  end
  setfenv(fn,env)
  fn(2)
  
  print(env.x)

也就是说在fn读取变量x时，是从env这个table里面读取，而不是从_G读取。

这样，我们只要把对象的所有方法的环境都绑定成对象本身的那个table就行

不过......当我们把上面的fn改成

  
  function fn(y)
      print(x)
      x=y
  end

运行时报错，因为env这个table里面没有print这个变量，所以我们要加上一句setmetatable(env,{__index=_G})才行。

实现

当我们这样写

  
  function t:fn()
      --一些奇奇怪怪的代码
      print(x) 
      --另一些奇奇怪怪的代码
  end

x的索引路径如下

未完待续