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Lua 元表(Metatable)

• 在 table 中可以访问对应的key来得到value值，却无法对两个 table 进行操作。
• Lua 提供了元表(Metatable)，允许改变table的行为，每个行为关联了对应的元方法。
  • 例如，使用元表可以定义Lua如何计算两个table的相加操作a+b。
    • 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)。

设置元表

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

• 也可以直接写成一行：

mytable = setmetatable({},{})

• 返回对象元表：

getmetatable(mytable)                 -- 这回返回mymetatable

__index 元方法

• 这是 metatable 最常用的键。
• 通过键来访问 table 时，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。
• 可以在使用 lua 命令进入交互模式查看：

$ luaLua 5.3.0  Copyright (C) 1994-2015 Lua.org, PUC-Rio> other = { foo = 3 } > t = setmetatable({}, { __index = other }) > t.foo3> t.barnil

• 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)输出：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。
• 可以将以上代码简单写成：

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

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。

__newindex 元方法

• __newindex 元方法用来对表新增，__index则用来对表访问 。
• 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)输出：value1nil    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 = 4print(mytable.key1,mytable.key2)输出：new value    "4"

为表添加操作符

-- 计算表中最大值，table.maxn在Lua5.2以上版本中已无法使用-- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn，即计算表的元素个数function table_maxn(t)    local mn = 0    for k, v in pairs(t) do        if mn < k then            mn = k        end    end    return mnend-- 两表相加操作mytable = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {  __add = function(mytable, newtable)    for i = 1, table_maxn(newtable) do      table.insert(mytable, table_maxn(mytable)+1,newtable[i])    end    return mytable  end})secondtable = {4,5,6}mytable = mytable + secondtable        for k,v in ipairs(mytable) doprint(k,v)end输出：1    12    23    34    45    56    6

• __add 键包含在元表中，并进行相加操作。 表中对应的操作列表如下：(注意：__是两个下划线)

__call 元方法

• __call 元方法在 Lua 调用一个值时调用。以下实例演示了计算表中元素的和：

-- 计算表中最大值，table.maxn在Lua5.2以上版本中已无法使用-- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn，即计算表的元素个数function table_maxn(t)    local mn = 0    for k, v in pairs(t) do        if mn < k then            mn = k        end    end    return mnend-- 定义元方法__callmytable = setmetatable({10}, {  __call = function(mytable, newtable)        sum = 0        for i = 1, table_maxn(mytable) do                sum = sum + mytable[i]        end    for i = 1, table_maxn(newtable) do                sum = sum + newtable[i]        end        return sum  end})newtable = {10,20,30}print(mytable(newtable)) --70

__tostring 元方法

• __tostring 元方法用于修改表的输出行为。以下实例自定义了表的输出内容：

mytable = setmetatable({ 10, 20, 30 }, {  __tostring = function(mytable)    sum = 0    for k, v in pairs(mytable) do                sum = sum + v        end    return "表所有元素的和为 " .. sum  end})print(mytable)输出：表所有元素的和为 60

【注】原文：