@date: 2018-3-18
在Lua5.1语言中，元表 (metatable) 的表现行为类似于 C++ 语言中的操作符重载，类似PHP的魔术方法。Python里也有元类(metaclass)一说。
通过元表，Lua有了更多的扩展特性。Lua的面向对象特性就是基于元表实现的。
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：
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({}, {})
例如我们可以重载 __add 元方法 (metamethod)，实现重载+操作符，来计算两个 Lua 数组的并集：
-- 计算集合的并集实例
set1 = {10,40}
set2 = {10,20,30}
setmetatable(set1, {
__add = function(self, another)
local res = {}
local set = {}
for k,v in pairs(self) do set[v] = true end -- 防止集合元素重复
for k,v in pairs(another) do set[v] = true end -- 防止集合元素重复
for k,v in pairs(set) do table.insert(res, k) end
return res
end
})
local set3 = set1 + set2
for k,v in pairs(set3) do print(v) end
输出：
30
20
10
40
类似的元方法还有：
-
__add+操作 -
__sub-操作 其行为类似于add操作 -
__mul*操作 其行为类似于add操作 -
__div/操作 其行为类似于add操作 -
__mod%操作 其行为类似于add操作 -
__pow^（幂）操作 其行为类似于add操作 -
__unm一元-操作 -
__concat..（字符串连接） 操作 -
__len#操作 -
__eq==操作 函数 getcomphandler 定义了 Lua 怎样选择一个处理器来作比较操作，仅在两个对象类型相同且有对应操作相同的元方法时才起效 -
__lt<操作 -
__le<=操作 -
__index取下标操作用于访问table[key] -
__newindex赋值给指定下标table[key] = value -
__tostring转换成字符串 -
__call当 Lua 调用一个值时调用 -
__mode用于弱表(week table) -
__metatable用于保护metatable不被访问
__index 元方法
该方法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。有两种写法：
第一种是给__index 元方法一个函数：
local mytable = setmetatable({}, {
__index = function(self, key)
return "__index"
end
})
print(mytable.key1) -- __index
另一种方法是__index 元方法一个表：
local _M = {
add = function(x,y) return x+y end,
mul = function(x,y) return x*y end,
ver = "1.0",
}
local mytable = setmetatable({}, {
__index = _M
})
print(mytable.ver) -- 1.0
print(mytable.add(1,3)) -- 4
Lua查找一个表元素时的规则，其实就是如下3个步骤:
- 在表中查找，如果找到，返回该元素，找不到则继续
- 判断该表是否有元表，如果没有元表，返回
nil，有元表则继续。 - 判断元表有没有
__index方法，如果__index方法为nil，则返回nil；如果__index方法是一个表，则重复1、2、3；如果__index方法是一个函数，则返回该函数的返回值。
通过__index这个方法，我们可以实现继承的特性。下节再详细讲述。
__newindex 元方法
如果说__index具有PHP里__get的一些特性，那么__newindex则类似__set。
以下实例使用了 rawset 函数来更新表：
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
__newindex = function(self, key, value)
rawset(self, key, "\""..value.."\"")
end
})
mytable.key1 = "new value"
mytable.key2 = 4
print(mytable.key1,mytable.key2)
以上实例执行输出结果为：
new value "4"
__tostring 元方法
如果设置了__tostring 元方法，当直接输出表时会自动调用该方法。示例：
local mytable = setmetatable({ 10, 20, 30 }, {
__tostring = function(mytable)
sum = 0
for k, v in pairs(mytable) do
sum = sum + v
end
return sum
end
})
print(mytable) -- 60
__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。
local mytable = setmetatable({}, {
__call = function(self, arg)
local sum = 0
for _,v in pairs(arg) do
sum = sum + v
end
print(sum)
end
})
mytable({10,20,30}) -- 60
示例里我们调用自定义的表，并给该表传了参数，最终算出了参数的和。
__metatable 元方法
如果给表设置了 __metatable 元方法的值，getmetatable 将返回这个域的值，而调用 setmetatable将会被禁止，会直接报错。
local mytable = setmetatable({}, {
__metatable = "no access"
})
print(getmetatable(mytable)) -- no access
setmetatable(mytable, {}) -- 引发编译器报错
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