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Lua 元表(Metatable)

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1. Lua 元表(Metatable)

此文章转自《菜鸟教程》:http://www.runoob.com/lua/lua-metatables.html;

在 Lua table 中我们可以访问对应的key来得到value值,但是却无法对两个 table 进行操作。

因此 Lua 提供了元表(Metatable),允许我们改变table的行为,每个行为关联了对应的元方法。

例如,使用元表我们可以定义Lua如何计算两个table的相加操作a+b。

当Lua试图对两个表进行相加时,先检查两者之一是否有元表,之后检查是否有一个叫”__add”的字段,若找到,则调用对应的值。”__add”等即时字段,其对应的值(往往是一个函数或是table)就是”元方法”。

有两个很重要的函数来处理元表:

  • setmetatable(table,metatable): 对指定table设置元表(metatable),如果元表(metatable)中存在__metatable键值,setmetatable会失败 。
  • getmetatable(table): 返回对象的元表(metatable)。

以下实例演示了如何对指定的表设置元表:

mytable = {}                          -- 普通表 
mymetatable = {}                      -- 元表
setmetatable(mytable,mymetatable)     -- 把 mymetatable 设为 mytable 的元表 

以上代码也可以直接写成一行:

mytable = setmetatable({},{})

以下为返回对象元表:

getmetatable(mytable)                 -- 这回返回mymetatable

1.1. __index 元方法

这是 metatable 最常用的键。

当你通过键来访问 table 的时候,如果这个键没有值,那么Lua就会寻找该table的metatable(假定有metatable)中的__index 键。如果__index包含一个表格,Lua会在表格中查找相应的键。

我们可以在使用 lua 命令进入交互模式查看:

$ lua
Lua 5.3.0  Copyright (C) 1994-2015 Lua.org, PUC-Rio
> other = { foo = 3 } 
> t = setmetatable({}, { __index = other }) 
> t.foo
3
> t.bar
nil

如果__index包含一个函数的话,Lua就会调用那个函数,table和键会作为参数传递给函数。

__index 元方法查看表中元素是否存在,如果不存在,返回结果为 nil;如果存在则由 __index 返回结果。

mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
  __index = function(mytable, key)
    if key == "key2" then
      return "metatablevalue"
    else
      return nil
    end
  end
})

print(mytable.key1,mytable.key2)

实例输出结果为:

value1 metatablevalue

实例解析:

  • mytable 表赋值为 {key1 = “value1”}

  • mytable 设置了元表,元方法为 __index。

  • 在mytable表中查找 key1,如果找到,返回该元素,找不到则继续。

  • 在mytable表中查找 key2,如果找到,返回 metatablevalue,找不到则继续。

  • 判断元表有没有__index方法,如果__index方法是一个函数,则调用该函数。

  • 元方法中查看是否传入 “key2” 键的参数(mytable.key2已设置),如果传入 “key2” 参数返回 “metatablevalue”,否则返回 mytable 对应的键值。

我们可以将以上代码简单写成:

mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __index = { key2 = "metatablevalue" } })
print(mytable.key1,mytable.key2)

1.1.1. 总结

Lua查找一个表元素时的规则,其实就是如下3个步骤:

  • 1.在表中查找,如果找到,返回该元素,找不到则继续
  • 2.判断该表是否有元表,如果没有元表,返回nil,有元表则继续。
  • 3.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。

1.2. __newindex 元方法

__newindex 元方法用来对表更新,__index则用来对表访问 。

当你给表的一个缺少的索引赋值,解释器就会查找__newindex 元方法:如果存在则调用这个函数而不进行赋值操作。

以下实例演示了 __newindex 元方法的应用:

mymetatable = {}
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __newindex = mymetatable })

print(mytable.key1)

mytable.newkey = "新值2"
print(mytable.newkey,mymetatable.newkey)

mytable.key1 = "新值1"
print(mytable.key1,mymetatable.key1)

以上实例执行输出结果为:

value1
nil 新值2
新值1 nil

以上实例中表设置了元方法 __newindex,在对新索引键(newkey)赋值时(mytable.newkey = “新值2″),会调用元方法,而不进行赋值。而如果对已存在的索引键(key1),则会进行赋值,而不调用元方法 __newindex。

以下实例使用了 rawset 函数来更新表:

mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
  __newindex = function(mytable, key, value)
  rawset(mytable, 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"
(上面的例子用rawset()函数,目的是绕开直接使用“mytable.key2 = 4”赋值时会重复调用__newindex绑定的函数而造成死循环。)

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