Sweet Snippet 之 Lua readonly table

布满荆棘的人生 2023-01-08 08:28 90阅读 0赞

> Lua table 用作静态配置是常见的使用情境,而用作静态配置的 Lua table 往往都有保持只读的需求,本文简单介绍了一些让 Lua table 变更为只读的知识 (代码基于 Lua 5.4)

#### 基础 ####

基础变更 Lua table 为只读的方法,在 《Programming in Lua》 中就已经给出了([这里][Link 1]),基本思路即是通过 \_\_index 和 \_\_newindex 两个元方法来做 table 的读写限制,代码大体如下:

function readonly(t)
        local proxy = {}
        local mt = 
        {
          __index = t,
          __newindex = function()
              error("attempt to update a readonly table", 2)
          end
        }
        setmetatable(proxy, mt)
        return proxy
    end

简单测试一下:

local r_t = readonly({ 1, 2, 3 })
    print(r_t[1])
    -- error here : attempt to update a readonly table
    r_t[1] = 2

#### 完善 ####

上述的示例代码中,虽然我们已经让 table 变为了只读,但是获取 table 长度(\#)或者使用 pairs 遍历 table 时都不能得到正确结果(使用 ipairs 可以得到正确结果):

local r_t = readonly({ 1, 2, 3 })
    
    -- correct
    for k, v in ipairs(r_t) do
        print(tostring(k) .. " = " .. tostring(v))
    end
    
    -- error
    print(#r_t)
    
    -- error
    for k, v in pairs(r_t) do
        print(tostring(k) .. " = " .. tostring(v))
    end

完善的方法也很简单,添加相应的 \_\_len 和 \_\_pairs 元方法即可:

function readonly(t)
        local proxy = {}
        local mt = 
        {
          __index = t,
          __newindex = function()
              error("attempt to update a readonly table", 2)
          end,
          __len = function()
              return #t
          end,
          __pairs = function()
              return next, t, nil
          end
        }
        setmetatable(proxy, mt)
        return proxy
    end

#### 进阶 ####

上面的示例代码中仍然存在一个比较大的问题:如果 table 中存在另外的 table  
元素,经过上述 readonly 函数处理之后,这些 table 子元素仍然不是只读的:

local r_t = readonly({ 1, 2, 3, {} })
    r_t[1] = 1 -- error
    r_t[4] = {} -- error
    r_t[4][1] = 1 -- correct ...

为了解决这个问题,我们需要递归的对 table 做 readonly 操作,相关代码如下:

local proxies = {}
    
    function readonly(t)
        if type(t) == "table" then
            local proxy = proxies[t]
            
            if not proxy then
                proxy = {}
                local mt = 
                {
                    __index = function(_, k)
                        return readonly(t[k])
                    end,
                    __newindex = function()
                        error("attempt to update a readonly table", 2)
                    end,
                    __len = function()
                        return #t
                    end,
                    __pairs = function()
                        local function readonly_next(t, i)
                            local n_i, n_v = next(t, i)
                            return n_i, readonly(n_v)
                        end
                        return readonly_next, t, nil
                    end
                }
                setmetatable(proxy, mt)
                proxies[t] = proxy
            end
            
            return proxy
        else
            return t
        end
    end

示例代码并没有对 table 进行全量的只读变更(我们自然也可以这么做),而是在访问 table 元素时以增量方式进行的,这有益于分摊程序消耗.

#### 问题 ####

经过了上面几步, readonly 函数已经几近完善,但仍然存在问题,如果我们使用 rawset(类似的还有 rawget) 绕过元方法来设置 table,那么 table 仍然会被更新(而不能做到只读):

local r_t = readonly({ 1, 2, 3, {} })
    rawset(r_t, 1, 2) -- correct ...

如果需要解决这个问题,目前就需要在宿主语言侧(譬如 C)来实现只读的 table 类型,并导出给 Lua 来使用.

#### 参考资料 ####

*  [Programming in Lua][]
 *  [Read Only Tables][]
 *  [Generalized Pairs And Ipairs][]
 *  [How can I implement a read-only table in lua?  
    ][How can I implement a read-only table in lua_]

[Link 1]: https://www.lua.org/pil/13.4.5.html
[Programming in Lua]: https://www.lua.org/pil/
[Read Only Tables]: http://lua-users.org/wiki/ReadOnlyTables
[Generalized Pairs And Ipairs]: http://lua-users.org/wiki/GeneralizedPairsAndIpairs
[How can I implement a read-only table in lua_]: https://stackoverflow.com/questions/28312409/how-can-i-implement-a-read-only-table-in-lua