Lua元表(Metatable)简易教程
文章目录
- 0.友情链接
- 1.引言
- 2.创建一个元表
- 2.1.__tostring方法
- 2.2.__add和__mul方法
- 2.3.__index方法
- 2.4.__call方法
- 3.完整代码
0.友情链接
- GitHUb上下载Lua编译器
- Lua菜鸟教程中的元表介绍(较全,但功能性受限)
- 博客园内元表的介绍(较详细)
- 简书内元表的介绍(较简洁)
1.引言
\qquadLua语言是用C写的,Lua的元表类似于Python的类,但书写难度远比Python的Class大,加上Lua没有免费的Debugger,这个问题就让人很头疼。在此写一个可以使用多个“方法”的元表(Metatable),代码较短,但容易理解,希望能帮到大家。
\qquad简单理解一个Lua语言的Metatable(元表),Metatable是table的一个拓展,setmetatable是创建一个Metatable的函数,它有两个参数——原table和Metatable的属性、方法列表。我们从这两方面出发创建一个Metatable。不熟悉Luatable操作的读者,建议查看以下的简短的教程链接:
Lua的table简介
2.创建一个元表
vector = {} -- 空属性
a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vector a
b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vector b
\qquad这样我们就创建一个空属性的列表,对他们的操作和table是一样的,现在我们要定义table的属性和方法了(即vector),创建了属性和方法的Metatable相当于继承了table的一个Lua类,我们先从简单的开始。
2.1.__tostring方法
\qquad__tostring方法是Metatable转换为字符串的方法,print一个Metatable时,就查看Metatable有无此方法,若没有,则会打印出一个table的编号;若有,则会按照此方法进行。
\qquad在此介绍一个简单的方法,先定义一个有函数指针的Lua函数,再将这个函数指针加入vector,即完成了Metatable对__tostring方法的继承。值得注意的是,当作为vector类的方法时,v_print函数的参数vector传递的参数就和python的self一样,传递的是元表本身。
v_print = function(vector) -- print(v_print)return table.concat(vector,',')end
vector = {v_print}
a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vector a
b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vector b
c = {1,2,3}
print(a)
print(b)
print(c)
运行这个Lua程序,得到的结果如下:
>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "EX5.lua"
1,2,3
4,5,6
table: 00A00920
>Exit code: 0
如果你成功了,那么恭喜你,你已经掌握了一半元表的知识。
2.2.__add和__mul方法
\qquad实际上,元表的操作方法有很多,具体就是用操作符来代替调用函数的方法,我们在此只介绍两个——加法和乘法。按照之前的套路,先定义加法和乘法的函数,与之不同的是,加法和乘法都是双目运算符,因此参数数目是2.
v_print = function(vec) -- print(v_print)return table.concat(vec,',')end
v_add = function(vec,new_vec) -- vector_a + vector_blocal result = setmetatable({},vector)for i = 1,#new_vec doresult[i] = vec[i]+new_vec[i]endreturn resultend
v_dot = function(vec,new_vec) --vector_a·vector_b (inner product)local product = 0for i,v in ipairs(vec) doproduct = product + v*new_vec[i]endreturn productend
vector = {__tostring=v_print,__add=v_add,__mul=v_dot}
a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vector a
b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vector b
print(a+b)
print(a*b)
运行结果如下:
>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "Test1.lua"
5,7,9
32
>Exit code: 0
\qquad这里定义的加法,返回的仍然是Metatable类,所以打印出的结果仍然不是table的编号
其余的操作符方法类似,在此不再赘述
模式 | 描述 |
---|---|
__add | a+b |
__sub | a-b |
__mul | a*b |
__div | a/b |
__mod | a%b |
__unm | -a |
__concat | ..\text{..}.. |
_eq | a==b |
__lt | a<b |
__le | a<=b |
2.3.__index方法
\qquad官方文档对于__index方法的解释是,若在元表中未找到对应的key(键值),则调用__index方法查找,文字叙述较为生疏,下面是一个例子:
v_print = function(vec) -- print(v_print)return table.concat(vec,',')end
v_sum = function(vec) -- sum of a veclocal sum = 0for i,v in ipairs(vec) dosum = sum+vendreturn sumend
v_index = function(vec,value) -- value method of a vecif value == "sum" thenreturn v_sum(vec)endend
vector = {__index = v_index,__tostring = v_print}
a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vec a
print(a)
print(a["sum"])
输出结果如下
>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "Test2.lua"
1,2,3
6
>Exit code: 0
\qquad可以发现,元表a中并没有"sum"这个键,所有程序调用__index方法,成功找到了键"sum"对应的value(这里是一个函数返回的值)。但是值得注意的是,这个方法并不支持多参数的传入,如果需要,请看下文。
2.4.__call方法
\qquad__call方法容许元表像函数用于使用,类似像a(para1,para2)
的形式,和前面的方法一样,第一个参数默认传递的是a本身,但在调用的时候省略(与python的方法调用一致)。还是一样,先看一段简短的程序加深理解。
v_call = function(vec,new_vec,value) -- vec(...)if value == nil thenfor i,v in ipairs(new_vec) dovec[i] = vendreturn vecendif value == "mul" thenreturn v_mul(vec,new_vec)endend
v_print = function(vec) -- print(v_print)return table.concat(vec,',')end
v_mul = function(vec,new_vec) -- vec_a.*vec_b (dot multiply)local result = setmetatable({},vector)for i,v in ipairs(vec) doresult[i] = v*new_vec[i]endreturn resultend
vector = {__tostring=v_print,__call=v_call}
a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vector a
b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vector b
print(a)
print(b)
print(a(b,"mul"))
输出结果:
>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "Test3.lua"
1,2,3
4,5,6
4,10,18
>Exit code: 0
\qquad我们使用__call方法串入了两个参数,一个是Metatable b,还有一个是方法“mul”,虽然他是字符串,但在v_call中,它表示调用了v_mul方法。
3.完整代码
\qquad在此附上完整的代码及输出结果,方便读者对照理解。
v_add = function(vec,new_vec) -- vec_a + vec_blocal result = setmetatable({},vec)for i = 1,#new_vec doresult[i] = vec[i]+new_vec[i]endreturn resultend
v_call = function(vec,new_vec,value) -- vec(...)if value == nil thenfor i,v in ipairs(new_vec) dovec[i] = vendreturn vecendif value == "mul" thenreturn v_mul(vec,new_vec)endend
v_print = function(vec) -- print(v_print)return table.concat(vec,',')end
v_mul = function(vec,new_vec) -- vec_a.*vec_b (dot multiply)local result = setmetatable({},vector)for i,v in ipairs(vec) doresult[i] = v*new_vec[i]endreturn resultend
v_dot = function(vec,new_vec) --vec_a·vec_b (inner product)local product = 0for i,v in ipairs(vec) doproduct = product + v*new_vec[i]endreturn productend
v_sum = function(vec) -- sum of a veclocal sum = 0for i,v in ipairs(vec) dosum = sum+vendreturn sumend
v_index = function(vec,value) -- value method of a vecif value == "sum" thenreturn v_sum(vec)endend
vector = {__add=v_add,__call = v_call,__tostring=v_print,__mul=v_dot,__index=v_index}
a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vec a
b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vec b
print(a)
print(b)
print(table.concat(a+b,","))
print(a*b)
print(a["sum"])
print(a(b,"mul"))
输出结果:
>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "EX5.lua"
1,2,3
4,5,6
5,7,9
32
6
4,10,18
>Exit code: 0
希望本文对您有帮助,感谢您的阅读。
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