Metatables, Metamétodos e Programação Orientada a Objetos

Em Lua, é possível implementar Programação Orientada a Objetos (POO) por meio do uso de metatables e metamétodos. Os metamétodos são funções especiais que são chamadas automaticamente quando certas operações são realizadas em um objeto. Alguns dos metamétodos mais comuns em Lua são __index, __newindex, __tostring. Aqui está uma explicação de cada um deles:

__index

O metamétodo __index é chamado quando uma chave é acessada em uma tabela que não existe nessa tabela. Ele permite que você defina um comportamento personalizado para a busca de chaves em uma tabela. Você pode usar o __index para redirecionar a busca para outra tabela, criando assim herança ou fornecendo um valor padrão para chaves ausentes. Aqui está um exemplo:

LuaConsole

local pessoa = { nome = "João", idade = 25 }

local pessoaMetatable = {
  __index = { profissao = "Desenvolvedor" }
}

setmetatable(pessoa, pessoaMetatable)

print(pessoa.nome)
print(pessoa.idade)
print(pessoa.profissao)

João
25
Desenvolvedor

Neste exemplo, a tabela pessoa recebe uma metatable pessoaMetatable que possui um __index definido como outra tabela. Quando uma chave não é encontrada na tabela pessoa, a busca é redirecionada para a tabela definida em __index, fornecendo assim um valor padrão para a chave.

__newindex

O metamétodo __newindex é chamado quando um novo valor é atribuído a uma chave em uma tabela que não existe previamente. Ele permite que você defina um comportamento personalizado para a atribuição de valores a uma tabela. Você pode usá-lo para aplicar validações, executar ações específicas ou redirecionar a atribuição para outra tabela. Veja um exemplo:

LuaConsole

local pessoa = { nome = "João", idade = 25 }

local pessoaMetatable = {
  __newindex = function(tabela, chave, valor)
    if chave == "profissao" then
      rawset(tabela, chave, valor)
    else
      error("A chave " .. chave .. " não pode ser adicionada a esta tabela.")
    end
  end
}

setmetatable(pessoa, pessoaMetatable)

pessoa.profissao = "Desenvolvedor"
pessoa.salario = 5000 -- error

luajit.exe: init.lua:8: A chave salario não pode ser adicionada a esta tabela.
stack traceback:
        [C]: in function 'error'
        init.lua:8: in function '__newindex'
        init.lua:16: in main chunk
        [C]: at 0x7ff7e08c1fd0

Neste exemplo, a metatable pessoaMetatable define um __newindex que verifica se a chave é "profissao". Se a chave for "profissao", o valor é atribuído à tabela usando a função rawset. Caso contrário, um erro é gerado para indicar que a chave não pode ser adicionada à tabela. Dessa forma, o metamétodo __newindex permite controlar o comportamento de atribuição de valores em uma tabela, fornecendo a possibilidade de validação ou redirecionamento de atribuições.

__tostring

O metamétodo __tostring é chamado quando um objeto é convertido em uma string. Ele permite que você defina uma representação personalizada do objeto quando ele é usado em contexto de string. Aqui está um exemplo:

LuaConsole

local pessoa = { nome = "Carlos", idade = 35 }

local pessoaMetatable = {
  __tostring = function(tabela)
    return "Pessoa: " .. tabela.nome .. ", Idade: " .. tabela.idade
  end
}

setmetatable(pessoa, pessoaMetatable)

print(pessoa)

Pessoa: Carlos, Idade: 35

Neste exemplo, a metatable pessoaMetatable define um __tostring que retorna uma representação personalizada da tabela pessoa. Quando pessoa é utilizado em um contexto de string, o metamétodo __tostring é chamado para fornecer a representação desejada.

Definindo Classes

Com o uso de metatables em Lua, é possível implementar conceitos de programação orientada a objetos (OOP) de forma flexível. Vou fornecer um exemplo básico de como criar uma classe simples em Lua usando metatables:

Lua (Padrão)Lua (2º alternativa)Lua (3º alternativa)Console

local Pessoa = {}

function Pessoa:new(t)
  setmetatable(t, Pessoa)
  self.__index = self

  return t
end

-- Método da classe
function Pessoa:falar()
  print("Olá, meu nome é " .. self.nome .. " e eu tenho " .. self.idade .. " anos.")
end

function Pessoa:__tostring()
  return string.format("Nome: %s \nIdade: %d", self.nome, self.idade)
end

local pessoa1 = Pessoa:new({ nome = "João", idade = 30 })
pessoa1:falar() -- Saída: Olá, meu nome é João e eu tenho 30 anos.
print(pessoa1)

local Pessoa = {}

Pessoa.__index = Pessoa

function Pessoa.new(nome, idade)
  local self = setmetatable({}, Pessoa)
  self.nome = nome
  self.idade = idade
  return self
end

function Pessoa:falar()
  print("Olá, meu nome é " .. self.nome .. " e eu tenho " .. self.idade .. " anos.")
end

function Pessoa:__tostring()
  return string.format("Nome: %s \nIdade: %d", self.nome, self.idade)
end

local pessoa1 = Pessoa.new("João", 30)
pessoa1:falar()
print(pessoa1)

local Pessoa = {}

setmetatable(Pessoa, Pessoa)

function Pessoa:__call(t)
  setmetatable(t, Pessoa)
  self.__index = self

  return t
end

-- Método da classe
function Pessoa:falar()
  print("Olá, meu nome é " .. self.nome .. " e eu tenho " .. self.idade .. " anos.")
end

function Pessoa:__tostring()
  return string.format("Nome: %s \nIdade: %d", self.nome, self.idade)
end

local pessoa1 = Pessoa({ nome = "João", idade = 30 })
pessoa1:falar()
print(pessoa1)

Olá, meu nome é João eu tenho 30 anos.
Nome: João
Idade: 30