0Pricing
Lua Academy · レッスン

__tostringと__len

メタメソッドを使って文字列表現と#演算子の動作を制御します。

「__tostringと__len」はCoddyKit上の無料Lua Academyレッスンです。 これはレッスン4/4です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはLua Academy学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 Lua Academyコースには全4レッスンが含まれています。

__tostringメタメソッド

__tostringはtostring(obj)が呼び出されたときに実行されます。また、print()も各引数に対してtostringを呼び出すため、実行されます。カスタムオブジェクトを人間が読みやすい形式で表現できるように定義してください。

local Point = {}
Point.__index = Point
Point.__tostring = function(p)
  return string.format("Point(%.2f, %.2f)", p.x, p.y)
end

function Point.new(x,y)
  return setmetatable({x=x,y=y}, Point)
end

local p = Point.new(3.14, 2.72)
print(p)            -- Point(3.14, 2.72)
print(tostring(p))  -- Point(3.14, 2.72)

シーケンスのための__len

このメタメソッドを持つテーブルに#演算子を適用すると、__lenが呼び出されます。Lua 5.2以降ではテーブルに対して常に__lenが呼び出されますが、5.1ではuserdataに対してのみ呼び出されます。カスタムコンテナの「長さ」を定義するために使用します。

local Queue = {}
Queue.__index = Queue
Queue.__len = function(q) return q._tail - q._head + 1 end

function Queue.new()
  return setmetatable({_data={},_head=1,_tail=0}, Queue)
end
function Queue:push(v)
  self._tail = self._tail + 1
  self._data[self._tail] = v
end
function Queue:pop()
  if self._head > self._tail then return nil end
  local v = self._data[self._head]
  self._head = self._head + 1
  return v
end

local q = Queue.new()
q:push("a"); q:push("b"); q:push("c")
print(#q)   -- 3

デバッグ用の詳細な__tostring

適切な__tostringには、型名と主要なフィールドが含まれます。ネストしたオブジェクトでは、tostringを再帰的に呼び出します。これにより、デフォルトの"table: 0x..."という出力よりもデバッグがはるかに簡単になります。

local function tableToString(t, depth)
  depth = depth or 0
  if depth > 3 then return "{...}" end
  local parts = {}
  for k, v in pairs(t) do
    if type(v) == "table" then
      parts[#parts+1] = k.."="..tableToString(v, depth+1)
    else
      parts[#parts+1] = k.."="..tostring(v)
    end
  end
  return "{"..table.concat(parts,", ").."}"
end

local obj = {name="test", data={x=1,y=2}, active=true}
print(tableToString(obj))

__lenと#演算子の違い

__lenメタメソッドを持たないテーブルでは、#tはシーケンスの任意の境界(t[i] ~= nilかつt[i+1] == nilとなる位置)を探します。テーブルに穴がある場合、結果は予測できません。__lenを使えば、信頼できる一貫した長さを定義できます。

-- Table with hole: # is unpredictable
local t = {10, 20, nil, 40}
print(#t)  -- could be 2 or 4, undefined!

-- Custom container with authoritative length
local SafeList = {}
SafeList.__index = SafeList
SafeList.__len = function(s) return s._size end

function SafeList.new()
  return setmetatable({_data={}, _size=0}, SafeList)
end
function SafeList:add(v)
  self._size = self._size + 1
  self._data[self._size] = v
end
local s = SafeList.new()
s:add(1); s:add(nil); s:add(3)
print(#s)   -- 3 (always correct)

エラーメッセージ内の__tostring

エラーオブジェクト(文字列ではなくテーブル)を使用する場合、__tostringを定義しておくと、エラーが伝播して文字列に変換されたときにエラーメッセージを読みやすくできます。

local function makeError(code, msg)
  return setmetatable(
    {code=code, message=msg},
    {__tostring = function(e)
      return string.format("Error[%d]: %s", e.code, e.message)
    end}
  )
end

local ok, err = pcall(function()
  error(makeError(404, "resource not found"))
end)

if not ok then
  -- err is the error object (table)
  print(tostring(err))  -- may show table address...

継承での__tostring

プロトタイプベースのOOPを使用する場合は、クラスのメタテーブルに__tostringを定義します。インスタンスのメタテーブルはクラステーブルそのものなので、すべてのインスタンスがクラスの__tostringを自動的に使用します。

local Animal = {}
Animal.__index = Animal
Animal.__tostring = function(a)
  return string.format("%s(%s)", a._type or "Animal", a.name or "?")
end

function Animal.new(name, atype)
  return setmetatable({name=name, _type=atype}, Animal)
end

local cat = Animal.new("Whiskers", "Cat")
local dog = Animal.new("Rex", "Dog")
print(cat)  -- Cat(Whiskers)
print(dog)  -- Dog(Rex)

__lenと__tostringによるSetの実装

__lenと__tostringを1つの型に組み合わせて、完全で使いやすいSetを実装します。

local Set = {}
Set.__index = Set
Set.__len = function(s) return s._size end
Set.__tostring = function(s)
  local items = {}
  for k in pairs(s._data) do items[#items+1]=tostring(k) end
  table.sort(items)
  return "Set{" .. table.concat(items,", ") .. "}"
end

function Set.new(...)
  local obj = setmetatable({_data={},_size=0}, Set)
  for _, v in ipairs({...}) do
    if not obj._data[v] then obj._data[v]=true; obj._size=obj._size+1 end
  end
  return obj
end

local s = Set.new(3,1,4,1,5,9,2,6)
print(#s)         -- 7 (duplicates removed)
print(tostring(s)) -- Set{1, 2, 3, 4, 5, 6, 9}

両方を備えた数値オブジェクト

__tostringで表示方法を定義し、__lenで桁数(またはドメイン固有の指標)を返す分数型を作成します。

local Frac = {}
Frac.__index = Frac

local function gcd(a,b) return b==0 and a or gcd(b,a%b) end

function Frac.new(n,d)
  local g = gcd(math.abs(n), math.abs(d))
  return setmetatable({n=n//g, d=d//g}, Frac)
end

Frac.__tostring = function(f)
  if f.d==1 then return tostring(f.n) end
  return f.n .. "/" .. f.d
end

Frac.__add = function(a,b)
  return Frac.new(a.n*b.d + b.n*a.d, a.d*b.d)
end

local a = Frac.new(1,2)
local b = Frac.new(1,3)
print(a + b)   -- 5/6

デフォルトのprint動作の上書き

Luaのprintは、各引数に対してtostringを呼び出し、タブで区切って表示します。__tostringを定義すると、tostringを使うあらゆるprint文、エラーメッセージ、文字列補間で、オブジェクトを意味のある形式で表示できます。

local Color = {}
Color.__index = Color
Color.__tostring = function(c)
  return string.format("#%02X%02X%02X", c.r, c.g, c.b)
end

function Color.new(r,g,b)
  return setmetatable({r=r,g=g,b=b}, Color)
end

local red   = Color.new(255,0,0)
local green = Color.new(0,255,0)
local blue  = Color.new(0,0,255)

print(red, green, blue)
-- #FF0000  #00FF00  #0000FF

Lua 5.3以降の__name

Lua 5.3以降では、型を識別するためにデフォルトのエラーメッセージで使用される__nameフィールドをメタテーブルに設定できます。tostring()自体には直接影響しませんが、その型に対して無効な操作を行ったときの実行時エラーメッセージに表示されます。

local MyType = {}
MyType.__index = MyType
MyType.__name = "MyType"   -- used in error messages
MyType.__tostring = function(t)
  return "MyType(" .. tostring(t.value) .. ")"
end

local obj = setmetatable({value=42}, MyType)
print(obj)             -- MyType(42)

-- Error message will say "MyType" instead of "table"
-- pcall(function() local x = obj + 1 end)

確認問題

__tostringはいつ呼び出されますか?

まとめ:__tostringと__len

まとめ:

  • __tostring:tostring()とprint()によって呼び出されます
  • __len:#objによって呼び出され、カスタムコンテナに確定的な長さを提供します
  • すべてのインスタンスに適用するには、クラステーブルに__tostringを定義します
  • rawなテーブル構造で正しい#が得られない場合は、__lenを使用します
  • __name(5.3以降)は、エラーメッセージ内で型に名前を付けます

よくある質問

「__tostringと__len」レッスンは無料ですか?

はい。「__tostringと__len」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し(組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター)、Lua Academyコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 Lua Academyコースには全4レッスンが含まれています。

「__tostringと__len」で何を学びますか?

メタメソッドを使って文字列表現と#演算子の動作を制御します。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでLua Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

Lua Academyを始めるのに経験は必要ですか?

事前経験は必要ありません。CoddyKitのLua Academyは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン4/4です。

「__tostringと__len」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか?

ほとんどのCoddyKitレッスンは約5~10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。

このLua Academyレッスンでコードを書いて実行できますか?

はい。すべてのLua Academyレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。

このコースのすべてのレッスン

  1. メタテーブル入門
  2. __indexと__newindex
  3. 算術メタメソッド
  4. __tostringと__len
← Lua Academyに戻る