Phase 2/4 done, working on phase 3/5
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,504 @@
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// Package dsp provides signal processing node primitives used by the synthetic
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// data source.
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package dsp
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import (
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"errors"
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"fmt"
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"math"
|
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"strconv"
|
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"strings"
|
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"time"
|
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"unicode"
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lua "github.com/yuin/gopher-lua"
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)
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// Node is a single processing stage in a synthetic signal pipeline.
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type Node interface {
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// Process receives the latest input values (one per upstream signal, in order)
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// and returns the computed output. state is node-local persistent state.
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||||
Process(inputs []float64, state map[string]any) (float64, error)
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// Type returns the node type name used in JSON definitions.
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Type() string
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}
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// ── GainNode ──────────────────────────────────────────────────────────────────
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// GainNode multiplies input[0] by a fixed gain factor.
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type GainNode struct {
|
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Gain float64
|
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}
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func (n *GainNode) Type() string { return "gain" }
|
||||
func (n *GainNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) == 0 {
|
||||
return 0, errors.New("gain: no inputs")
|
||||
}
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return inputs[0] * n.Gain, nil
|
||||
}
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// ── OffsetNode ────────────────────────────────────────────────────────────────
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// OffsetNode adds a fixed offset to input[0].
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type OffsetNode struct {
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Offset float64
|
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}
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||||
func (n *OffsetNode) Type() string { return "offset" }
|
||||
func (n *OffsetNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) == 0 {
|
||||
return 0, errors.New("offset: no inputs")
|
||||
}
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return inputs[0] + n.Offset, nil
|
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}
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// ── AddNode ───────────────────────────────────────────────────────────────────
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// AddNode returns the sum of all inputs.
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type AddNode struct{}
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||||
func (n *AddNode) Type() string { return "add" }
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||||
func (n *AddNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
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var sum float64
|
||||
for _, v := range inputs {
|
||||
sum += v
|
||||
}
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return sum, nil
|
||||
}
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// ── SubtractNode ──────────────────────────────────────────────────────────────
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||||
// SubtractNode returns input[0] - input[1].
|
||||
type SubtractNode struct{}
|
||||
|
||||
func (n *SubtractNode) Type() string { return "subtract" }
|
||||
func (n *SubtractNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) < 2 {
|
||||
return 0, errors.New("subtract: need at least 2 inputs")
|
||||
}
|
||||
return inputs[0] - inputs[1], nil
|
||||
}
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// ── MultiplyNode ──────────────────────────────────────────────────────────────
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||||
// MultiplyNode returns the product of all inputs.
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||||
type MultiplyNode struct{}
|
||||
|
||||
func (n *MultiplyNode) Type() string { return "multiply" }
|
||||
func (n *MultiplyNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) == 0 {
|
||||
return 0, errors.New("multiply: no inputs")
|
||||
}
|
||||
product := 1.0
|
||||
for _, v := range inputs {
|
||||
product *= v
|
||||
}
|
||||
return product, nil
|
||||
}
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||||
|
||||
// ── DivideNode ────────────────────────────────────────────────────────────────
|
||||
|
||||
// DivideNode returns input[0] / input[1]; returns 0 if denominator is 0.
|
||||
type DivideNode struct{}
|
||||
|
||||
func (n *DivideNode) Type() string { return "divide" }
|
||||
func (n *DivideNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) < 2 {
|
||||
return 0, errors.New("divide: need at least 2 inputs")
|
||||
}
|
||||
if inputs[1] == 0 {
|
||||
return 0, nil
|
||||
}
|
||||
return inputs[0] / inputs[1], nil
|
||||
}
|
||||
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||||
// ── MovingAverageNode ─────────────────────────────────────────────────────────
|
||||
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||||
// MovingAverageNode computes a running mean over the last Window samples.
|
||||
type MovingAverageNode struct {
|
||||
Window int
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (n *MovingAverageNode) Type() string { return "moving_average" }
|
||||
func (n *MovingAverageNode) Process(inputs []float64, state map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) == 0 {
|
||||
return 0, errors.New("moving_average: no inputs")
|
||||
}
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||||
w := n.Window
|
||||
if w < 1 {
|
||||
w = 1
|
||||
}
|
||||
|
||||
buf, _ := state["buf"].([]float64)
|
||||
buf = append(buf, inputs[0])
|
||||
if len(buf) > w {
|
||||
buf = buf[len(buf)-w:]
|
||||
}
|
||||
state["buf"] = buf
|
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var sum float64
|
||||
for _, v := range buf {
|
||||
sum += v
|
||||
}
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||||
return sum / float64(len(buf)), nil
|
||||
}
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// ── RMSNode ───────────────────────────────────────────────────────────────────
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||||
// RMSNode computes the root-mean-square over the last Window samples.
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||||
type RMSNode struct {
|
||||
Window int
|
||||
}
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||||
|
||||
func (n *RMSNode) Type() string { return "rms" }
|
||||
func (n *RMSNode) Process(inputs []float64, state map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) == 0 {
|
||||
return 0, errors.New("rms: no inputs")
|
||||
}
|
||||
w := n.Window
|
||||
if w < 1 {
|
||||
w = 1
|
||||
}
|
||||
|
||||
buf, _ := state["buf"].([]float64)
|
||||
buf = append(buf, inputs[0])
|
||||
if len(buf) > w {
|
||||
buf = buf[len(buf)-w:]
|
||||
}
|
||||
state["buf"] = buf
|
||||
|
||||
var sumSq float64
|
||||
for _, v := range buf {
|
||||
sumSq += v * v
|
||||
}
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||||
return math.Sqrt(sumSq / float64(len(buf))), nil
|
||||
}
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||||
// ── DerivativeNode ────────────────────────────────────────────────────────────
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||||
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||||
// DerivativeNode computes the finite difference (current - previous) / dt where
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||||
// dt is in seconds. On the first call it returns 0.
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||||
type DerivativeNode struct{}
|
||||
|
||||
func (n *DerivativeNode) Type() string { return "derivative" }
|
||||
func (n *DerivativeNode) Process(inputs []float64, state map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) == 0 {
|
||||
return 0, errors.New("derivative: no inputs")
|
||||
}
|
||||
now := time.Now()
|
||||
if prevVal, ok := state["prev_val"].(float64); ok {
|
||||
if prevTime, ok := state["prev_time"].(time.Time); ok {
|
||||
dt := now.Sub(prevTime).Seconds()
|
||||
if dt <= 0 {
|
||||
dt = 1e-9 // avoid division by zero
|
||||
}
|
||||
result := (inputs[0] - prevVal) / dt
|
||||
state["prev_val"] = inputs[0]
|
||||
state["prev_time"] = now
|
||||
return result, nil
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
state["prev_val"] = inputs[0]
|
||||
state["prev_time"] = now
|
||||
return 0, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
// ── ClampNode ─────────────────────────────────────────────────────────────────
|
||||
|
||||
// ClampNode clamps the output to [Min, Max].
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||||
type ClampNode struct {
|
||||
Min float64
|
||||
Max float64
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (n *ClampNode) Type() string { return "clamp" }
|
||||
func (n *ClampNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) == 0 {
|
||||
return 0, errors.New("clamp: no inputs")
|
||||
}
|
||||
v := inputs[0]
|
||||
if v < n.Min {
|
||||
return n.Min, nil
|
||||
}
|
||||
if v > n.Max {
|
||||
return n.Max, nil
|
||||
}
|
||||
return v, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
// ── ThresholdNode ─────────────────────────────────────────────────────────────
|
||||
|
||||
// ThresholdNode outputs High when input[0] >= Threshold, Low otherwise.
|
||||
type ThresholdNode struct {
|
||||
Threshold float64
|
||||
High float64
|
||||
Low float64
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (n *ThresholdNode) Type() string { return "threshold" }
|
||||
func (n *ThresholdNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
||||
if len(inputs) == 0 {
|
||||
return 0, errors.New("threshold: no inputs")
|
||||
}
|
||||
if inputs[0] >= n.Threshold {
|
||||
return n.High, nil
|
||||
}
|
||||
return n.Low, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
// ── ExprNode ──────────────────────────────────────────────────────────────────
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||||
|
||||
// ExprNode evaluates a simple arithmetic expression with variables a, b, c, d
|
||||
// bound to inputs[0..3]. It uses a hand-written recursive descent parser.
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||||
type ExprNode struct {
|
||||
Expr string
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (n *ExprNode) Type() string { return "expr" }
|
||||
func (n *ExprNode) Process(inputs []float64, _ map[string]any) (float64, error) {
|
||||
vars := map[string]float64{}
|
||||
names := []string{"a", "b", "c", "d"}
|
||||
for i, name := range names {
|
||||
if i < len(inputs) {
|
||||
vars[name] = inputs[i]
|
||||
} else {
|
||||
vars[name] = 0
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
p := &exprParser{src: strings.TrimSpace(n.Expr), vars: vars}
|
||||
result, err := p.parseExpr()
|
||||
if err != nil {
|
||||
return 0, fmt.Errorf("expr: %w", err)
|
||||
}
|
||||
if p.pos < len(p.src) {
|
||||
return 0, fmt.Errorf("expr: unexpected character %q at position %d", p.src[p.pos], p.pos)
|
||||
}
|
||||
return result, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
// exprParser is a recursive-descent parser for simple arithmetic expressions.
|
||||
// Grammar:
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//
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||||
// expr = term (('+' | '-') term)*
|
||||
// term = factor (('*' | '/') factor)*
|
||||
// factor = '(' expr ')' | number | variable
|
||||
type exprParser struct {
|
||||
src string
|
||||
pos int
|
||||
vars map[string]float64
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (p *exprParser) skipSpaces() {
|
||||
for p.pos < len(p.src) && unicode.IsSpace(rune(p.src[p.pos])) {
|
||||
p.pos++
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (p *exprParser) peek() (byte, bool) {
|
||||
p.skipSpaces()
|
||||
if p.pos >= len(p.src) {
|
||||
return 0, false
|
||||
}
|
||||
return p.src[p.pos], true
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (p *exprParser) parseExpr() (float64, error) {
|
||||
left, err := p.parseTerm()
|
||||
if err != nil {
|
||||
return 0, err
|
||||
}
|
||||
for {
|
||||
ch, ok := p.peek()
|
||||
if !ok || (ch != '+' && ch != '-') {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
p.pos++
|
||||
right, err := p.parseTerm()
|
||||
if err != nil {
|
||||
return 0, err
|
||||
}
|
||||
if ch == '+' {
|
||||
left += right
|
||||
} else {
|
||||
left -= right
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return left, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (p *exprParser) parseTerm() (float64, error) {
|
||||
left, err := p.parseFactor()
|
||||
if err != nil {
|
||||
return 0, err
|
||||
}
|
||||
for {
|
||||
ch, ok := p.peek()
|
||||
if !ok || (ch != '*' && ch != '/') {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
p.pos++
|
||||
right, err := p.parseFactor()
|
||||
if err != nil {
|
||||
return 0, err
|
||||
}
|
||||
if ch == '*' {
|
||||
left *= right
|
||||
} else {
|
||||
if right == 0 {
|
||||
return 0, nil
|
||||
}
|
||||
left /= right
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return left, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (p *exprParser) parseFactor() (float64, error) {
|
||||
p.skipSpaces()
|
||||
if p.pos >= len(p.src) {
|
||||
return 0, errors.New("unexpected end of expression")
|
||||
}
|
||||
|
||||
ch := p.src[p.pos]
|
||||
|
||||
// Parenthesised subexpression
|
||||
if ch == '(' {
|
||||
p.pos++
|
||||
val, err := p.parseExpr()
|
||||
if err != nil {
|
||||
return 0, err
|
||||
}
|
||||
p.skipSpaces()
|
||||
if p.pos >= len(p.src) || p.src[p.pos] != ')' {
|
||||
return 0, errors.New("missing closing parenthesis")
|
||||
}
|
||||
p.pos++
|
||||
return val, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Unary minus
|
||||
if ch == '-' {
|
||||
p.pos++
|
||||
val, err := p.parseFactor()
|
||||
if err != nil {
|
||||
return 0, err
|
||||
}
|
||||
return -val, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Variable (a, b, c, d only)
|
||||
if ch >= 'a' && ch <= 'z' {
|
||||
name := string(ch)
|
||||
p.pos++
|
||||
// Make sure we only accept single-letter variables
|
||||
if p.pos < len(p.src) && (p.src[p.pos] >= 'a' && p.src[p.pos] <= 'z' || p.src[p.pos] >= 'A' && p.src[p.pos] <= 'Z' || p.src[p.pos] == '_') {
|
||||
return 0, fmt.Errorf("unknown identifier starting with %q", name)
|
||||
}
|
||||
val, ok := p.vars[name]
|
||||
if !ok {
|
||||
return 0, fmt.Errorf("unknown variable %q (allowed: a, b, c, d)", name)
|
||||
}
|
||||
return val, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Number (including optional decimal point and exponent)
|
||||
if ch >= '0' && ch <= '9' || ch == '.' {
|
||||
start := p.pos
|
||||
for p.pos < len(p.src) && (p.src[p.pos] >= '0' && p.src[p.pos] <= '9' || p.src[p.pos] == '.' || p.src[p.pos] == 'e' || p.src[p.pos] == 'E' || ((p.src[p.pos] == '+' || p.src[p.pos] == '-') && p.pos > start && (p.src[p.pos-1] == 'e' || p.src[p.pos-1] == 'E'))) {
|
||||
p.pos++
|
||||
}
|
||||
f, err := strconv.ParseFloat(p.src[start:p.pos], 64)
|
||||
if err != nil {
|
||||
return 0, fmt.Errorf("invalid number %q", p.src[start:p.pos])
|
||||
}
|
||||
return f, nil
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0, fmt.Errorf("unexpected character %q at position %d", ch, p.pos)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// ── LuaNode ───────────────────────────────────────────────────────────────────
|
||||
|
||||
// LuaNode runs a Lua script in a sandboxed gopher-lua VM.
|
||||
// Inputs are bound to globals a, b, c, d. The script's return value is the output.
|
||||
// The os, io, package, and debug libraries are disabled.
|
||||
type LuaNode struct {
|
||||
Script string
|
||||
}
|
||||
|
||||
func (n *LuaNode) Type() string { return "lua" }
|
||||
|
||||
func (n *LuaNode) Process(inputs []float64, state map[string]any) (result float64, retErr error) {
|
||||
// Retrieve or create the Lua VM.
|
||||
var L *lua.LState
|
||||
if existing, ok := state["L"].(*lua.LState); ok && existing != nil {
|
||||
L = existing
|
||||
} else {
|
||||
L = lua.NewState(lua.Options{SkipOpenLibs: true})
|
||||
// Open only safe libs.
|
||||
for _, pair := range []struct {
|
||||
name string
|
||||
fn lua.LGFunction
|
||||
}{
|
||||
{lua.LoadLibName, lua.OpenPackage}, // required by other libs
|
||||
{lua.BaseLibName, lua.OpenBase},
|
||||
{lua.MathLibName, lua.OpenMath},
|
||||
{lua.StringLibName, lua.OpenString},
|
||||
{lua.TabLibName, lua.OpenTable},
|
||||
} {
|
||||
if err := L.CallByParam(lua.P{
|
||||
Fn: L.NewFunction(pair.fn),
|
||||
NRet: 0,
|
||||
Protect: true,
|
||||
}, lua.LString(pair.name)); err != nil {
|
||||
L.Close()
|
||||
return 0, fmt.Errorf("lua init: %w", err)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// Remove potentially dangerous globals that sneak in via base.
|
||||
L.SetGlobal("load", lua.LNil)
|
||||
L.SetGlobal("loadfile", lua.LNil)
|
||||
L.SetGlobal("dofile", lua.LNil)
|
||||
L.SetGlobal("require", lua.LNil)
|
||||
state["L"] = L
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Catch panics from Lua execution.
|
||||
defer func() {
|
||||
if r := recover(); r != nil {
|
||||
retErr = fmt.Errorf("lua panic: %v", r)
|
||||
}
|
||||
}()
|
||||
|
||||
// Clear the stack.
|
||||
L.SetTop(0)
|
||||
|
||||
// Bind inputs.
|
||||
names := []string{"a", "b", "c", "d"}
|
||||
for i, name := range names {
|
||||
if i < len(inputs) {
|
||||
L.SetGlobal(name, lua.LNumber(inputs[i]))
|
||||
} else {
|
||||
L.SetGlobal(name, lua.LNumber(0))
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Execute the script.
|
||||
if err := L.DoString(n.Script); err != nil {
|
||||
return 0, fmt.Errorf("lua: %w", err)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Read the return value (top of the stack after DoString leaves the chunk's
|
||||
// results there).
|
||||
top := L.GetTop()
|
||||
if top < 1 {
|
||||
return 0, errors.New("lua: script did not return a value")
|
||||
}
|
||||
lv := L.Get(top)
|
||||
num, ok := lv.(lua.LNumber)
|
||||
if !ok {
|
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return 0, fmt.Errorf("lua: script returned non-number %T", lv)
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return float64(num), nil
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}
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