• Lua速成(7)


    一、Lua 元表(Metatable)

    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(比如相加)。

    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:

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

    可以简写成:

    mytable = setmetatable({},{})
    
    getmetatable(mytable)                 -- 这会返回 mymetatable
    

    二、__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:

    1. $ lua
    2. Lua 5.3.0  Copyright (C) 1994-2015 Lua.org, PUC-Rio
    3. > other = { foo = 3 }
    4. > t = setmetatable({}, { __index = other })
    5. > t.foo
    6. 3
    7. > t.bar
    8. 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。

    1. mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
    2.   __index = function(mytable, key)
    3.     if key == "key2" then
    4.       return "metatablevalue"
    5.     else
    6.       return nil
    7.     end
    8.   end
    9. })
    10. print(mytable.key1,mytable.key2)
    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:

    1. mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __index = { key2 = "metatablevalue" } })
    2. 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。

    三、__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:

    1. mymetatable = {}
    2. mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __newindex = mymetatable })
    3. print(mytable.key1)
    4. mytable.newkey = "新值2"
    5. print(mytable.newkey,mymetatable.newkey)
    6. mytable.key1 = "新值1"
    7. print(mytable.key1,mymetatable.key1)
    1. value1
    2. nil    新值2
    3. 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。

    四、为表添加操作符

    以下实例演示了两表相加操作:

    1. -- 计算表中最大值,table.maxn在Lua5.2以上版本中已无法使用
    2. -- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn,即返回表最大键值
    3. function table_maxn(t)
    4.     local mn = 0
    5.     for k, v in pairs(t) do
    6.         if mn < k then
    7.             mn = k
    8.         end
    9.     end
    10.     return mn
    11. end
    12. -- 两表相加操作
    13. mytable = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {
    14.   __add = function(mytable, newtable)
    15.     for i = 1, table_maxn(newtable) do
    16.       table.insert(mytable, table_maxn(mytable)+1,newtable[i])
    17.     end
    18.     return mytable
    19.   end
    20. })
    21. secondtable = {4,5,6}
    22. mytable = mytable + secondtable
    23.         for k,v in ipairs(mytable) do
    24. print(k,v)
    25. end
    1. 1    1
    2. 2    2
    3. 3    3
    4. 4    4
    5. 5    5
    6. 6    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)

    模式描述
    __add对应的运算符 '+'.
    __sub对应的运算符 '-'.
    __mul对应的运算符 '*'.
    __div对应的运算符 '/'.
    __mod对应的运算符 '%'.
    __unm对应的运算符 '-'.
    __concat对应的运算符 '..'.
    __eq对应的运算符 '=='.
    __lt对应的运算符 '<'.
    __le对应的运算符 '<='.

    五、__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:

    1. -- 计算表中最大值,table.maxn在Lua5.2以上版本中已无法使用
    2. -- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn,即计算表的元素个数
    3. function table_maxn(t)
    4.     local mn = 0
    5.     for k, v in pairs(t) do
    6.         if mn < k then
    7.             mn = k
    8.         end
    9.     end
    10.     return mn
    11. end
    12. -- 定义元方法__call
    13. mytable = setmetatable({10}, {
    14.   __call = function(mytable, newtable)
    15.         sum = 0
    16.         for i = 1, table_maxn(mytable) do
    17.                 sum = sum + mytable[i]
    18.         end
    19.     for i = 1, table_maxn(newtable) do
    20.                 sum = sum + newtable[i]
    21.         end
    22.         return sum
    23.   end
    24. })
    25. newtable = {10,20,30}
    26. print(mytable(newtable))

    六、__tostring 元方法

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

    1. mytable = setmetatable({ 10, 20, 30 }, {
    2.   __tostring = function(mytable)
    3.     sum = 0
    4.     for k, v in pairs(mytable) do
    5.                 sum = sum + v
    6.         end
    7.     return "表所有元素的和为 " .. sum
    8.   end
    9. })
    10. print(mytable)
    表所有元素的和为 60
    

    真看不懂一点

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