Наследование

Яблоня — тоже культура: она растёт день за днём, и её можно описать как любую другую культуру. Но у неё есть кое-что ещё: она даёт плоды. Можно было бы скопировать весь класс Crop и дописать его, но тогда каждое изменение для культур пришлось бы вносить дважды. Вместо этого один класс может наследовать от другого: он получает все методы другого класса, добавляет свои и заменяет те, которые должны работать иначе:

local Crop = {}
Crop.__index = Crop

function Crop.new(name, days)
    local crop = {name = name, days = days, age = 0}
    setmetatable(crop, Crop)
    return crop
end

function Crop:grow()
    self.age = self.age + 1
end

function Crop:describe()
    return self.name .. ", день " .. self.age .. " из " .. self.days
end

local Tree = {}
Tree.__index = Tree
setmetatable(Tree, {__index = Crop})

function Tree.new(name, days, fruit)
    local tree = Crop.new(name, days)
    setmetatable(tree, Tree)
    tree.fruit = fruit
    return tree
end

function Tree:describe()
    return Crop.describe(self) .. ", плоды: " .. self.fruit
end

local wheat = Crop.new("Пшеница", 2)
local apple = Tree.new("Яблоня", 30, "яблоки")
wheat:grow()
apple:grow()
print(wheat:describe())
print(apple:describe())

Он выводит:

Пшеница, день 1 из 2
Яблоня, день 1 из 30, плоды: яблоки

Что здесь нового:

• local Tree = {} и Tree.__index = Tree делают Tree классом, как и Crop.
• setmetatable(Tree, {__index = Crop}) даёт классу Tree метатаблицу: то, чего нет в Tree, Lua ищет в Crop. Эта строка и есть наследование. Tree — подкласс класса Crop, а Crop — его родительский класс.
• Tree.new не повторяет то, что делает Crop.new. Он вызывает Crop.new, чтобы получить культуру с названием, сроком и возрастом, затем превращает её в дерево через setmetatable(tree, Tree) (у таблицы только одна метатаблица, поэтому это заменяет Crop) и добавляет собственный ключ дерева — fruit.

Когда вы вызываете apple:grow(), Lua ищет grow шаг за шагом: в самой apple (нет), в Tree через метатаблицу яблони (нет) и в Crop через метатаблицу Tree (есть). Получается цепочка: apple → Tree → Crop.

Переопределение метода. У Tree есть собственный describe. Lua прекращает поиск на первом найденном describe, а для дерева это тот, что в Tree. Поэтому он заменяет (переопределяет) метод из Crop. Пшеница — обычная культура, поэтому она по-прежнему использует describe из Crop. Версии для дерева не нужно повторять работу родителя: Crop.describe(self) вызывает родительский метод для того же дерева. Обратите внимание на точку и self, который передан вручную. self:describe() снова вызвал бы собственный describe дерева, который опять вызвал бы себя, и так без конца, пока программа не завершится с ошибкой stack overflow.

Типичные ошибки:

• Забыть setmetatable(Tree, {__index = Crop}): деревья не найдут методы культур, и apple:grow() завершится с ошибкой attempt to call a nil value (method 'grow').
• Забыть setmetatable(tree, Tree) в Tree.new: новое дерево останется обычной культурой. Тогда apple:describe() использует версию из Crop и ничего не скажет о плодах, а собственные методы дерева не найдутся.
• Ждать, что метаметоды наследуются. Lua ищет __tostring, __lt, __add и остальные прямо в метатаблице объекта, а не через __index. Если у Crop есть __tostring, деревья всё равно выводятся как table: 0x…, пока вы не добавите Tree.__tostring = Crop.__tostring.