lua 元表

什么是元表

• 首先lua中的number类型是可以执行一些操作的，比如

  1 2	1 + 1 //2 1 - 1 //0

• 如果我们定义两个复数如下，希望能实现其的加法

  1 2 3

  local a = {1, 2} local b = {3, 4} // 相加我们希望得到 {4， 6}

• 如果我们直接相加这两个变量，lua解释器会告诉我们有错误。

• 这个时候我们就可以通过元表的方式来达到我们期望的结果，元表可以理解为 一个元操作或者行为的集合。可以通过 setmetatable 设置table的元表 getmetatable获取任意变量的元表。一个新的table创建时元表为空。

• 表达式a+b，在Lua中是按照以下步骤进行的

  • 先判断a和b两者之一是否有元表
  • 检查该元表中是否有一个叫__add的字段；如果找到了该字段，就调用该字段对应的值，这个值对应的是一个方法；

• 在Lua中，每个值都有一个元表，table和userdata类型的每个变量都可以有各自独立的元表，而其他类型的值则共享其类型所属的单一元表。

1
2
3
4
5
6
7
8

local m = {
    __add = function (a, b)
        return {a[1] + b[1], a[2] + b[2]}
    end
}
local a = setmetatable({1,2}, m)
local b = setmetatable({3,4}, m)
// 这时a + b 就会得到结果 {4, 6}

如何设置元表

• 在 Lua 5.1 语言中，元表 (metatable) 的表现行为类似于 C++ 语言中的操作符重载，例如我们可以重载 “add” 元方法 (metamethod)，来计算两个 Lua 数组的并集；或者重载 “index” 方法，来定义我们自己的 Hash 函数。Lua 提供了两个十分重要的用来处理元表的方法，如下：

  • setmetatable(table, metatable)：此方法用于为一个表设置元表。
  • getmetatable(table)：此方法用于获取表的元表对象。

• 设置元表的方法很简单，如下：

  1 2 3 4 5 6

  local mytable = {} local mymetatable = {} setmetatable(mytable, mymetatable) -- 上面的代码可以简写成如下的一行代码： local mytable = setmetatable({}, {})

修改元表

• 通过重载 “__add” 元方法来计算集合的并集实例：

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

  local set1 = {10, 20, 30} -- 集合 local set2 = {20, 40, 50} -- 集合 -- 将用于重载__add的函数，注意第一个参数是self local union = function (self, another) local set = {} local result = {} -- 利用数组来确保集合的互异性 for i, j in pairs(self) do set[j] = true end for i, j in pairs(another) do set[j] = true end -- 加入结果集合 for i, j in pairs(set) do table.insert(result, i) end return result end setmetatable(set1, {__add = union}) -- 重载 set1 表的 __add 元方法 local set3 = set1 + set2 for _, j in pairs(set3) do io.write(j.." ") -->output：30 50 20 40 10 end

• 除了加法可以被重载之外，Lua 提供的所有操作符都可以被重载：

• 除了操作符之外，如下元方法也可以被重载，下面会依次解释使用方法：

__index 元方法

• 下面的例子中，我们实现了在表中查找键不存在时转而在元表中查找该键的功能：

  1 2 3 4 5 6 7 8 9

  mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, --原始表 {__index = function(self, key) --重载函数 if key == "key2" then return "metatablevalue" end end }) print(mytable.key1,mytable.key2) --> output：value1 metatablevalue

• 关于 index 元方法，有很多比较高阶的技巧，例如：index 的元方法不需要非是一个函数，他也可以是一个表。

  1 2	t = setmetatable({[1] = "hello"}, {__index = {[2] = "world"}}) print(t[1], t[2]) -->hello world

• 第一句代码有点绕，解释一下：先是把 {__index = {}} 作为元表，但 __index 接受一个表，而不是函数，这个表中包含 [2] = “world” 这个键值对。 所以当 t[2] 去在自身的表中找不到时，在 __index 的表中去寻找，然后找到了 [2] = “world” 这个键值对。

• __index 元方法还可以实现给表中每一个值赋上默认值；和 __newindex 元方法联合监控对表的读取、修改等比较高阶的功能，待读者自己去开发吧。

__tostring 元方法

• 与 Java 中的 toString() 函数类似，可以实现自定义的字符串转换。

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

  arr = {1, 2, 3, 4} arr = setmetatable(arr, {__tostring = function (self) local result = '{' local sep = '' for _, i in pairs(self) do result = result ..sep .. i sep = ', ' end result = result .. '}' return result end}) print(arr) --> {1, 2, 3, 4}

__call 元方法

• __call 元方法的功能类似于 C++ 中的仿函数，使得普通的表也可以被调用。

  1 2 3 4 5 6 7 8 9

  functor = {} function func1(self, arg) print ("called from", arg) end setmetatable(functor, {__call = func1}) functor("functor") --> called from functor print(functor) --> output：0x00076fc8 （后面这串数字可能不一样）

__metatable 元方法

• 假如我们想保护我们的对象使其使用者既看不到也不能修改 metatables。我们可以对 metatable 设置了 __metatable 的值，getmetatable 将返回这个域的值，而调用 setmetatable 将会出错：

  1 2 3 4

  Object = setmetatable({}, {__metatable = "You cannot access here"}) print(getmetatable(Object)) --> You cannot access here setmetatable(Object, {}) --> 引发编译器报错