Lua 元表及常见元方法

一、什么是元表

Lua 中的 table 使用起来有点像c++中的 map 或者 unordered_map ，都是通过对应的key 获取对应的value。如果访问了表中不存在的key时，就会触发Lua的一种机制，Lua也正是凭借这个机制可以用来模拟类似“继承”的行为，具体可以参考上一篇文章Lua中self 、自索引及其面向对象应用代码示例。

元表用来定义一个table在面对未知操作时候的行为，比如，对于a b 两个table，是无法进行相加操作即：a+b 会报错。
比如：

a, b = {1, 2, 3}, {10, 20}c = a + b
print(c)      -- 输出的是a的地址

定义了两张表 a 和 b，当Lua执行到 a + b 时就会报错，因为Lua不知道如何将两个table相加。

元表两个重要的方法

setmetatable(tab, meta_tab)  --设置tab的元表为meta_tabgetmetatable(tab)  -- 获取tab的元表

后续的例子中，会再详细讲解两个方法的用法。

二、元方法

2.1 通过元表实现两个table的相加

定义一个元表meta_ta，并且实现 __add 方法，然后通过 setmetatable(a, meta_ta) 将meta_ta设置为a的元表。此时，当Lua 执行到 a+b ，会先检查a 或 b 有没有元表，如果有元表且元表中实现了 __add ，就调用该key对应的值，__add对应的值（函数或者table）就是“元方法”。如果 a 和 b 都有元表会执行a的元表。

a, b = {1, 2, 3}, {10, 20}-- print(a + b) meta_ta = {__add = function(t1, t2)for k, v in pairs(t2) do-- 将表t2中的元素追加到t1中table.insert(t1, v)endreturn t1end
}setmetatable(a, meta_ta)c = a + b
print(c)      -- 输出的是a的地址for k, v in pairs(c) doprint(k, v)
end

运行结果：

运算符相关的元方法除了 __add 还有减法乘法除法取模大于小于等等

2.2 Table常用的元方法

__index 元方法

当我们访问表中一个不存在的字段时，得到的结果会是nil。但时，如果为该表设置了元表，访问的时候解释器就会去元表查找一个名为 __index 的元方法，如果没有这个元方法，返回nil，否则，由这个元方法来提供最终结果。

-- 定义表t2
t2 = {id = 1, name = "panda", age = 25}-- 1. 显式指定meta_t2 为 t2 的元表
-- meta_t2 = {}
-- setmetatable(t2, meta_t2)
-- meta_t2.__index = { addr = "beijing"}-- 2. 隐式指定元表（匿名元表）
setmetatable(t2, {-- __index 是个表-- __index = { addr = "beijing"}-- __index 是function__index = function(t, k)print(t, k)  -- 输出 表t的地址   和 keyt[k] = "深圳"  -- 为 表t 添加kvreturn "北京"end,})print(t2.name)  -- 输出 pandaprint(t2.addr)  -- 输出biao t2 的地址 和 key： addr  及返回值  北京print(t2.addr)  -- 因为已经成功添加kv 直接输出

运行结果：

分析：

表 t2 中有name字段，直接返回
表 t2 中没有 addr 字段，就会找 t2 的元表，看元表中有没有__index 字段，找到后调用对应的值。

Lua 读取表中元素的规则如下：

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，Lua会以表和键为参数调用该函数，并返回该函数的返回值

如果我们希望在访问一个表时不调用 __index 元方法，可以使用原生函数 rawget：

rawget(t2, addr)   -- 输出 nil

__newindex 元方法
当查询表中一个不存在的字段时，Lua会从该表的元表中的 __index 继续寻找；当对表中一个不存在的字段进行赋值时，就会触发 __newindex 元方法，此时__newindex 的值需要分为两种情况：

（1）__newindex 指向的是一个表：

t3 = {id = 3, name = "lwang", age = 28}meta_t3 = {addr = "beijing"
}
meta_t3.__newindex = meta_t3  setmetatable(t3, meta_t3)print(t3.addr)  -- nilprint(meta_t3.addr)  -- beijing
t3.addr = "shenzhen"
print(t3.addr) -- nil  t3 不存在addr字段，找元表meta_t3的__newindex 指向meta_t3表  会为meta_t3的addr赋值，而不进行自身赋值print(meta_t3.addr) -- shenzhen， 值被t3修改

运行结果：

（2）__newindex 指向的是函数：

t3 = {id = 3, name = "lwang", age = 28}meta_t3 = {addr = "beijing"
}
meta_t3.__newindex = function()print("这里是meta_t3 __newindex 元方法调用")
endsetmetatable(t3, meta_t3)t3.addr = "shenzhen"  -- 输出：这里是meta_t3 __newindex 元方法调用
print(t3.addr)  -- nil

运行结果：

__tostring 元方法
用来接管表的返回值，按照我们预定的格式输出，还是以两个表相加为例：

a, b = {1, 2, 3}, {10, 20}meta_ta = {__add = function(t1, t2)for k, v in pairs(t2) dotable.insert(t1, v)endreturn t1end,-- __tostring 接管本表的返回值，其中 .. 相当于c++中字符串拼接__tostring = function(t)s = ""for k, v in pairs(t) dos = s..v.." "endreturn send
}setmetatable(a, meta_ta)-- 如果不实现 __tostring 方法，直接 print(table) 打印出来是table的地址
print(a)  -- 1 2 3c = a + b
print(c) -- 1 2 3 10 20

运行结果

__call 和 __gc 元方法
__call 可以让表以类似函数的方式那样调用，比如：tab(arg1, arg2 …)
__gc 有点像c++中析构函数，释放资源

t1 = {10, 20, 30}meta_t1 = {__call = function(t, ...)print(t, ...)end,--元表中用一个以字符串 " __gc " 为索引的域，那么就标记了这个对象需要触发终结器__gc = function()print("call gc func")end
}setmetatable(t1, meta_t1)t1("panda", 10, true) -- table: 0xafc780   panda   10      trueprint("app close..")

其中，__call 方法的第一个参数为表地址，剩余参数用…表示。

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