Metatable In Lua 浅尝辄止

概述原文链接：http://www.cnblogs.com/simonw/archive/2007/01/17/622032.html 什么是Metatable        Lua中Metatable这个概念, 国内将他翻译为元表. 元表为重定义Lua中任意一个对象(值)的默认行为提供了一种公开入口. 如同许多OO语言的 *** 作符重载或方法重载. Metatable能够为我们带来非常灵活的编程方式. 

原文链接：http://www.cnblogs.com/simonw/archive/2007/01/17/622032.html

什么是Metatable 

      Lua中Metatable这个概念,国内将他翻译为元表. 元表为重定义Lua中任意一个对象(值)的默认行为提供了一种公开入口. 如同许多OO语言的 *** 作符重载或方法重载. Metatable能够为我们带来非常灵活的编程方式. 

      具体的说,Lua中每种类型的值都有都有他的默认 *** 作方式,如,数字可以做加减乘除等 *** 作,字符串可以做连接 *** 作,函数可以做调用 *** 作,表可以做表项的取值赋值 *** 作. 他们都遵循这些 *** 作的默认逻辑执行,而这些 *** 作可以通过Metatable来改变. 如,你可以定义2个表如何相加等. 

      看一个最简单的例子,重定义了2个表的加法 *** 作. 这个例子中将c的__add域改写后将a的Metatable设置为c,当执行到加法的 *** 作时,Lua首先会检查a是否有Metatable并且Metatable中是否存在__add域,如果有则调用,否则将检查b的条件(和a相同),如果都没有则调用默认加法运算,而table没有定义默认加法运算,则会报错.

--定义2个表
a = {5, 6}
b = {7, 8}
--用c来做Metatable
c = {}
--重定义加法 *** 作
c.__add = function(op1, op2)
   for _, item in ipairs(op2) do
      table.insert(op1, item)
   end
   return op1
end
--将a的Metatable设置为c
setMetatable(a, c)
--d现在的样子是{5,6,7,8}
d = a + b

有了个感性的认识后,我们看看Metatable的具体特性.

      Metatable并不神秘,他只是一个普通的table,在table这个数据结构当中,Lua定义了许多重定义这些 *** 作的入口. 他们均以双下划线开头为table的域,如上面例子的__add. 当你为一个值设置了Metatable,并在Metatable中设置了重写了相应的 *** 作域,在这个值执行这个 *** 作的时候就会触发重写的自定义 *** 作. 当然每个 *** 作都有每个 *** 作的方法格式签名,如__add会将加号两边的两个 *** 作数做为参数传入并且要求一个返回值. 有人把这样的行为比作事件,当xx行为触发会激活事件自定义 *** 作.

Metatable中定义的 *** 作

add,sub,mul,div,mod,pow,unm,concat,len,eq,lt,le,tostring,gc,index,newindex,call...

      在Lua中任何一个值都有Metatable,不同的值可以有不同的Metatable也可以共享同样的Metatable,但在Lua本身提供的功能中,不允许你改变除了table类型值外的任何其他类型值的Metatable,除非使用C扩展或其他库. setMetatable和getMetatable是唯一一组 *** 作table类型的Metatable的方法.


Metatable与面向对象

      Lua是个面向过程的语言,但通过Metatable可以模拟出面向对象的样子. 其关键就在于__index这个域. 他提供了表的索引值入口. 这很像重写C#中的索引器,当表要索引一个值时如table[key],Lua会首先在table本身中查找key的值,如果没有并且这个table存在一个带有__index属性的Metatable,则Lua会按照__index所定义的函数逻辑查找. 仔细想想,这不正为面向对象中的核心思想继承,提供了实现方式么. Lua中实现面向对象的方式非常多,但无论哪种都离不开__index.

      这个例子中我使用了Programming In Lua中的实现OO的方式,建立了Bird(鸟)对象,拥有会飞的属性,其他鸟对象基于此原型,Ostrich(鸵鸟)是鸟的一种但不会飞. 结果很明显,Bird和Ostrich分别有独立的状态.

local Bird = {CanFly = true}

function Bird:New()
    local b = {}
    setMetatable(b, self)
    self.__index = self
    return b
end

local Ostrich = Bird:New() --Bird.CanFly is true, Ostrich.CanFly is true
Ostrich.CanFly = false --Bird.CanFly is true, Ostrich.CanFly is false
__newindex与__index相对应,在对table的key做更新时触发. 可以使用rawset和rawget对table的key *** 作来跳过这些事件的触发. 

调用与截获
      Java与C#中需要费不少周折来实现动态代理和AOP,类似这样的功能在Lua中确很简单,虽然被限制了很多,但你依然能够感受到Lua的灵活. 这就是__call *** 作,当值被调用时触发. 
      这里我将table类型的a做了一个函数方式的调用a(),会触发__call. 另一个应用示例可以参见我的另一篇文章 Lua中实现类似C#的事件机制

a = {}
function a:Func()
   print("simonw")
end
c = {}
c.__call = function(t, )
   print("Start")
   t.Func()
   print("End")
end
setMetatable(a, c)
a()
--[[
Start
simonw
End
]]
      这里的示例都是以最简单的方式展现,以便能更清晰的描述核心,更多的资料以及具体应用请参考Programming In Lua和Lua参考手册. 总结

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