【Lua】元表初学

metatable，Lua中的元表，是Lua中重要的内容。

参考自：Lua中的元表与元方法（果冻想）

在Lua代码中，只能设置table的元表。若要设置其它类型的值的元表，则必须通过C代码来完成。还存在一个特例，对于字符串，标准的字符串程序库为所有的字符串都设置了一个元表，而其它类型在默认情况下都没有元表。

下面用一个简单的例子初探元表：

__add元方法：

Set = {}local mt = {}function Set.new(table)local set = {}setmetatable(set, mt)for _, v in pairs(table) doset[v] = trueendreturn setendfunction Set.union(tableA, tableB)if getmetatable(tableA) ~= mt or getmetatable(tableB) ~= mt thenprint("Set.union metatable error")returnendlocal set = Set.new{}--类似Set.new({})。很关键，新表的生成调用new函数，保证绑定了元表for k in pairs(tableA) doset[k] = trueendfor k in pairs(tableB) doset[k] = trueendreturn setendfunction Set.print(table)for k, v in pairs(table) doprint(k, " ", v)endendmt.__add = Set.unionlocal setA = Set.new({1, 2, 3})local setB = Set.new({4, 5})print(getmetatable(setA))print(getmetatable(setB))local setC = setA + setBlocal setD = 2 + setCSet.print(setC)

输出为：

table: 0x213cad0table: 0x213cad0Set.union metatable error1 true2 true3 true4 true5 true

Lua是按照以下步骤寻找对元方法：

1、对于二元操作符，如果第一个操作数有元表，并且元表中有所需要的字段定义，比如我们这里的__add元方法定义，那么Lua就以这个字段为元方法，而与第二个值无关；
2、对于二元操作符，如果第一个操作数有元表，但是元表中没有所需要的字段定义，比如我们这里的__add元方法定义，那么Lua就去查找第二个操作数的元表；
3、如果两个操作数都没有元表，或者都没有对应的元方法定义，Lua就引发一个错误。

上面的例子中，2 + setC 虽然 setC 具有元方法，但是其与数字 2 相加的并没有定义相关的方法，所以在Set.union进行了判断，保证两个入参对应同样的元表。

__tostring元方法：

上面我们写了自己 print 函数，如果我们使用 lua 自带的 print 函数呢？不能格式化输出！怎么办？我们需要自己重新定义__tostring元方法，让print可以格式化打印出table类型的数据。

function Set.tostring(set)local tab = {}for k in pairs(set) dotab[#tab + 1] = kendreturn "{" .. table.concat(tab, ", ") .. "}"endmt.__tostring = Set.tostringlocal setA = Set.new({1, 2, 3})local setB = Set.new({4, 5})local setC = setA + setBprint(setC)

这样打印出：

{1, 2, 3, 4, 5}

元表的设置与查看通过 setmetatable 和 getmetatable 两个函数可以方便得到，但如果我们不希望这么“方便”呢？我们希望在元表被设置后不被修改，元表中的一个字段，用于保护元表，该字段是__metatable。当我们想要保护集合的元表，让用户既不能看也不能修改元表，那么就需要使用__metatable字段了，在设置了该字段时，getmetatable就会返回这个字段的值，而setmetatable则会引发一个错误。如下：

Set = {}local mt = {}function Set.new(table)local set = {}setmetatable(set, mt)for _, v in pairs(table) doset[v] = trueendmt.__metatable = "You cannot get metatable"return setendlocal setA = Set.new({1, 2, 3})local setB = Set.new({4, 5})print(getmetatable(setA))print(setmetatable(setB, {}))

你会得到：

You cannot get metatablelua: a.lua:48: cannot change a protected metatable

__index 元方法：

这是最常见的元方法。我们访问一个table中不存在的字段时，得到的结果是nil，但是这种状况很容易被改变。Lua按照以下的步骤决定是返回nil还是其它值：

1、当访问一个table的字段时，如果table有这个字段，则直接返回对应的值；
2、当table没有这个字段，则会促使解释器去查找一个叫__index的元方法，接下来就就会调用对应的元方法，返回元方法返回的值；
3、如果没有这个元方法，那么就返回nil结果。

下面用例子说明：

Person = {}Person.default = {sex = "male", year = 0, height = 0}Person.mt = {}function Person.new(person)setmetatable(person, Person.mt)return personend-- 定义__index元方法Person.mt.__index = function (table, key)return Person.default[key]endlocal person = Person.new({sex = "female", year = 18})print(person.sex)print(person.year)print(person.height)

输出为：

female180

__index元方法不必一定是一个函数，它还可以是一个table。当它是一个函数时，Lua以table和不存在key作为参数来调用该函数，当它是一个table时，Lua就以相同的方式来重新访问这个table，所以上面的代码也可以是这样的：

Person.mt.__index = Person.default

可以达到同样的目的。

有时候我们并不想去查询元表，怎么办？

使用

rawget(table, key)

可以完成一次原生的访问。如：

print(rawget(person, "sex"))print(rawget(person, "year"))print(rawget(person, "height"))

的输出结果为：

female18nil