lua的元表

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weakish 2014年02月17日发布

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metatable是Lua中的重要概念，每一个table都可以加上metatable，以改变相应的table的行为。让我们看一个例子：

t = {} -- 普通的tablemt = {} -- metatablesetmetatable(t, mt) -- 设定mt为t的metatablegetmetatable(t) -- 返回mt

使用getmetatable和setmetatable来查看和设定metatable。当然，上面的代码也可以压缩成一行：

t = setmetatable({}, {})

这是因为setmetatable会返回它的第一个参数。

metatable可以包括任何东西，metatable特有的键一般以__开头，例如__index和__newindex，它们的值一般是函数或其他table。

t = setmetatable({}, {  __index = function(t, key)    if key == "foo" then      return 0    else      return table[key]    end  end})

__index

这是metatable最常用的键了。

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。

other = { foo = 3 }t = setmetatable({}, { __index = other })t.foo -- 3t.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。

__newindex

类似__index，__newindex的值为函数或table，用于按键赋值的情况。

other = {}t = setmetatable({}, { __newindex = other })t.foo = 3other.foo -- 3t.foo -- nilt = setmetatable({}, {  __newindex = function(t, key, value)    if type(value) == "number" then      rawset(t, key, value * value)    else      rawset(t, key, value)    end  end})t.foo = "foo"t.bar = 4t.la = 10t.foo -- "foo"t.bar -- 16t.la -- 100

上面的代码中使用了rawget和rawset以避免死循环。使用这两个函数，可以避免Lua使用__index和__newindex。

运算符

利用metatable可以定义运算符，例如*：

t = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {  __mul = function(t, other)    new = {}    for i = 1, other do      for _, v in ipairs(t) do table.insert(new, v) end    end    return new  end})t = t * 2 -- { 1, 2, 3, 1, 2, 3 }

和__index、__newindex不同，__mul的值只能是函数。与__mul类似的键有：

• __add (+)
• __sub (-)
• __div (/)
• __mod (%)
• __unm 取负
• __concat (..)
• __eq (==)
• __lt (<)
• __le (<=)

__call

__call使得你可以像调用函数一样调用table：

t = setmetatable({}, {  __call = function(t, a, b, c, whatever)    return (a + b + c) * whatever  end})t(1, 2, 3, 4) -- 24

这是很有用的特性。需要以直接调用table的形式调用table中的某个（默认）函数的时候，使用__call设定很方便。例如，kikito的tween.lua，就用了这个技巧，这样直接调用tween就可以调用tween.start。再如MiddleClass中，类的new方法可以通过直接调用类的方式调用。

__tostring

最后讲下__tostring，它可以定义如何将一个table转换成字符串，经常和print配合使用，因为默认情况下，你打印table的时候会显示table: 0x<16进制数字>：

t = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {  __tostring = function(t)    sum = 0    for _, v in pairs(t) do sum = sum + v end    return "Sum: " .. sum  end})print(t) -- prints out "Sum: 6"

例子

综合运用以上知识，我们编写一个2D矢量类：

Vector = {}Vector.__index = Vectorfunction Vector.__add(a, b)  if type(a) == "number" then    return Vector.new(b.x + a, b.y + a)  elseif type(b) == "number" then    return Vector.new(a.x + b, a.y + b)  else    return Vector.new(a.x + b.x, a.y + b.y)  endendfunction Vector.__sub(a, b)  if type(a) == "number" then    return Vector.new(b.x - a, b.y - a)  elseif type(b) == "number" then    return Vector.new(a.x - b, a.y - b)  else    return Vector.new(a.x - b.x, a.y - b.y)  endendfunction Vector.__mul(a, b)  if type(a) == "number" then    return Vector.new(b.x * a, b.y * a)  elseif type(b) == "number" then    return Vector.new(a.x * b, a.y * b)  else    return Vector.new(a.x * b.x, a.y * b.y)  endendfunction Vector.__div(a, b)  if type(a) == "number" then    return Vector.new(b.x / a, b.y / a)  elseif type(b) == "number" then    return Vector.new(a.x / b, a.y / b)  else    return Vector.new(a.x / b.x, a.y / b.y)  endendfunction Vector.__eq(a, b)  return a.x == b.x and a.y == b.yendfunction Vector.__lt(a, b)  return a.x < b.x or (a.x == b.x and a.y < b.y)endfunction Vector.__le(a, b)  return a.x <= b.x and a.y <= b.yendfunction Vector.__tostring(a)  return "(" .. a.x .. ", " .. a.y .. ")"endfunction Vector.new(x, y)  return setmetatable({ x = x or 0, y = y or 0 }, Vector)endfunction Vector.distance(a, b)  return (b - a):len()endfunction Vector:clone()  return Vector.new(self.x, self.y)endfunction Vector:unpack()  return self.x, self.yendfunction Vector:len()  return math.sqrt(self.x * self.x + self.y * self.y)endfunction Vector:lenSq()  return self.x * self.x + self.y * self.yendfunction Vector:normalize()  local len = self:len()  self.x = self.x / len  self.y = self.y / len  return selfendfunction Vector:normalized()  return self / self:len()endfunction Vector:rotate(phi)  local c = math.cos(phi)  local s = math.sin(phi)  self.x = c * self.x - s * self.y  self.y = s * self.x + c * self.y  return selfendfunction Vector:rotated(phi)  return self:clone():rotate(phi)endfunction Vector:perpendicular()  return Vector.new(-self.y, self.x)endfunction Vector:projectOn(other)  return (self * other) * other / other:lenSq()endfunction Vector:cross(other)  return self.x * other.y - self.y * other.xendsetmetatable(Vector, { __call = function(_, ...) return Vector.new(...) end })

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原文 Lua Metatables Tutorial
翻译 SegmentFault