如何在 Lua 函数上应用元表以启用它们之间的自定义运算符？

Question

我正在尝试为特定函数设置一个元表，以启用自定义运算符以在它们之间进行函数组合。

我想在我的库中引入组合运算符的原因是因为我不想像这样将参数括号嵌套到另一个括号中：f(g(h(x)))，而是：f * g * h(x)，或者类似的东西不会需要嵌套括号。

到目前为止，我有两种方法可以实现我的目标：

1. 尝试为 Lua 函数设置 __mul 元方法，我不确定具体如何。

2. 通过为__call 和__mul 提供元方法，通过元表将所有可组合函数重新定义为可调用的功能组合表。

我为今天的第二种方法（功能复合表）写了一个实验（和一个工作）implementation。但我不认为它很优雅，它更像是一种 hack，在内存和处理方面的开销很大，只是语法糖。它是如此复杂以至于它有自己的调用堆栈队列，因为 Lua 评估自定义运算符左关联 而功能组合实际上是右关联（我在实现时错误地认为是这样，结果证明是必要的完全不同的原因。见 cmets）。

我目前使用函数和元表实现第一种方法的尝试如下所示：

local compositable =
{
    __mul = function(a, b)
        a(b)
    end
}

local function f(x) return x*x end
local function g(x) return -x end

setmetatable(f, compositable) -- Error, table expected, got function.
setmetatable(g, compositable) -- "

local result = f * g(4)

print(result) -- Expected result: -16

但这不起作用，似乎只有 Lua 表和字符串才允许使用 Lua 中的元表设置。

Answer 1

虽然所有 Lua 值都可以有元表，但 setmetatable仅 为表设置元表。表和完整的用户数据可以在单独的值上设置元表，而不同类型的值都共享每种类型的元表。例如，所有字符串都具有相同的元表。

所以你不能为一个函数设置一个元表，但你可以为所有函数设置一个元表。只有debug 库可以通过debug.setmetatable 做到这一点。同样，这将适用于所有功能。

Answer 2

如 cmets 中所述，您需要编写 (f * g)(x)。然后下面的代码就可以了。

debug.setmetatable(function()end,
    {__mul=function (f,g) return function (x) return f(g(x)) end end})

function f(x) return x*x end
function g(x) return -x end

print((f*g)(2))
print((g*f)(2))

这段代码有点浪费，因为它在每次调用时都会创建一个复合函数。