Lua 元表(Metatable)

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。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：mytable = {} -- 普通表 mymetatable = {} -- 元表setmetatable(mytable,mymetatable) -- 把 mymetatable 设为 mytable 的元表 以上代码也可以直接写成一行：mytable = setmetatable({},{})以下为返回对象元表：getmetatable(mytable) -- 这回返回mymetatable__index 元方法这是 metatable 最常用的键。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：$ 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)实例输出结果为：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：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：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)以上实例执行输出结果为：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)以上实例执行输出结果为：new value    "4"为表添加操作符以下实例演示了两表相加操作：-- 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以上实例执行输出结果为：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)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 '<='.__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