Lua元表和元方法DaemonCoder

Posted 2021-04-10 DaemonCoder

什么是元表和元方法

Lua里定义一个表，都会有一个和这个表对应的元表，元表也是一个表，不过元表中定义了对之对应的表的一些特殊操作。比如一个取表中的某一个字段时，如果字段不存在如何返回，默认返回nil，但是可以通过元表来设置为调用一个函数，来做自定义的处理，这个函数就是我们说的元方法。

__index 元方法

只是像上面这么说，大家肯定还是不太清楚元表具体是什么，下面通过lua代码来看。

local t = {}
print(t.url) --> nil
-- 通过 getmetatable() 可以取一个表的元表，默认元素为nil
print(getmetatable(t)) --> nil
local base = {url = "daemoncoder.com"}
local mt = {
__index = base
}
-- 通过 setmetatable() 给表设置一个元表
setmetatable(t, mt)
print(t.url) --> daemoncoder.com

上面示例可以看到，表t中原本没有定义url字段，t.url为nil，但是上面例子中给t设置了元表mt，元表中有__index字段的话，t中取不到某个字段时，就会从元表__index字段对应的表（示例中的base变量)中取，因此例子中设置元表后t.url就不为nil了。当然如果base表中依旧没有url字段，会自动继续通过base的元表取。

仔细思考一下会发现，这个和我们平时写代码里的继承关系有点像，我们的子类中如果没有某些东西，会自动从其父类里取，没错，你已经发现了Lua世界里继承的秘密，实在Lua世界里没有像其他语言里对象的定义，所以更别提类的继承关系了，通常Lua里都是用表来模拟对象，用元表来模拟实现继承。

上面的元表定义中，元表中的__index字段的值是一个表，我们还可以改成一个函数，当取表中的某个不存在字段时，会调用元表中__index对应的函数，看下面示例：

local t = {}
print(t.url) --> nil
local base = {url = "daemoncoder.com"}
local metafunc = function (table, key)
-- 这里的 table 变量就是外层 t 变量传入进来的，key 是当前正在取的字段
if base[key] then
return base[key]
else
print("Warning: " .. key .. " not exist!")
return nil
end
end
local mt = {
__index = metafunc
}
-- 通过 setmetatable() 给表设置一个元表
setmetatable(t, mt)
print(t.url) --> daemoncoder.com
print(t.name) --> 这里t.name返回nil，还会额外输出一行：Warning: name not exist!

这里的__index字段的值是一个函数，就是我们说的__index元方法。

其他常用的元方法

__newindex元方法

和__index元方法类似，__newindex元方法会在给一个表设置一个新增字段时调用，如果元表__newindex对应的值是一个表，则新设置的值会保存到元表中，如果__newindex的值是一个函数，则调用此函数，当然在函数内也可以通过rawset()函数给原有的表设置值。

local t = {}
local mt = {}
-- __newindex 是一个表，新增的字段会在mt上
setmetatable(t, { __newindex = mt })
t.key1 = "value1"
print(t.key1, mt.key1) --> nil	value1
-- __newindex 是一个函数，新增字段时会调用此函数
setmetatable(t, {
__newindex = function(mytable, key, value)
print("Adding new item. key: " .. key .. ", value: " .. value)
-- 这里的rawset 等价于mytable[key] = value，不涉及任何元方法
rawset(mytable, key, value)
end
})
t.key2 = 1 --> Adding new item. key: key2, value: 1
print(t.key2, mt.key2) --> 1, nil

__tostring 元方法

当表格改成字段串时__tostring元方法被调用。

local table_string = function(table) 
local str = ""
for k, v in pairs(table) do
str = str .. v .. ","
end
return str
end
local t = setmetatable({ 10, 20, 30 }, {
__tostring = table_string
})
print(t) --> 10,20,30,

__call 元方法

当一个表被当作一个函数调用时，__call元方法就会被调用。

local t = setmetatable({10}, {
__call = function(mytable, param)
local sum = 0
for i = 1, #mytable do
sum = sum + mytable[i]
end
for i = 1, #param do
sum = sum + param[i]
end
return sum
end
})
local param = {10,20,30}
print(t(param)) --> 70

__add 元方法

当用+操作两个表时，会调用表的__add元方法。

local table1 = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {
__add = function(table1, table2)
for i = 1, #table2 do
table.insert(table1, table_maxn(table1)+1, table2[i])
end
return table1
end,
__tostring = table_string
})
local table2 = {4,5,6}
local t = table1 + table2
print(t) --> 1,2,3,4,5,6,

和__add元方法类似的，还有__sub（减）、__mul（乘）、__div（除）、__eq（等于）、__lt（小于）、__le（小于等于）等。

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