lua中的面向对象模拟，类，继承，多态

之前实习做项目的时候项目用到lua方面的知识 ，不过自己实在太菜，现在也一样，没办法也没时间接触到lua面向对象的内容（囧）。现在上网找了点资料，做下笔记：

首先了解下Metatable，原文链接：http://www.cnblogs.com/simonw/archive/2007/01/17/622032.html，下面是原文：

什么是Metatable 

      Lua中Metatable这个概念, 国内将他翻译为元表. 元表为重定义Lua中任意一个对象(值)的默认行为提供了一种公开入口. 如同许多OO语言的操作符重载或方法重载. Metatable能够为我们带来非常灵活的编程方式. 

      具体的说, Lua中每种类型的值都有都有他的默认操作方式, 如, 数字可以做加减乘除等操作, 字符串可以做连接操作, 函数可以做调用操作, 表可以做表项的取值赋值操作. 他们都遵循这些操作的默认逻辑执行, 而这些操作可以通过Metatable来改变. 如, 你可以定义2个表如何相加等. 

      看一个最简单的例子, 重定义了2个表的加法操作. 这个例子中将c的__add域改写后将a的Metatable设置为c, 当执行到加法的操作时, Lua首先会检查a是否有Metatable并且Metatable中是否存在__add域, 如果有则调用, 否则将检查b的条件(和a相同), 如果都没有则调用默认加法运算, 而table没有定义默认加法运算, 则会报错.

--定义2个表
a = {5, 6}
b = {7, 8}
--用c来做Metatable
c = {}
--重定义加法操作
c.__add = function(op1, op2)
   for _, item in ipairs(op2) do
      table.insert(op1, item)
   end
   return op1
end
--将a的Metatable设置为c
setmetatable(a, c)
--d现在的样子是{5,6,7,8}
d = a + b

有了个感性的认识后, 我们看看Metatable的具体特性.

      Metatable并不神秘, 他只是一个普通的table, 在table这个数据结构当中, Lua定义了许多重定义这些操作的入口. 他们均以双下划线开头为table的域, 如上面例子的__add. 当你为一个值设置了Metatable, 并在Metatable中设置了重写了相应的操作域, 在这个值执行这个操作的时候就会触发重写的自定义操作. 当然每个操作都有每个操作的方法格式签名, 如__add会将加号两边的两个操作数做为参数传入并且要求一个返回值. 有人把这样的行为比作事件, 当xx行为触发会激活事件自定义操作.

Metatable中定义的操作
add, sub, mul, div, mod, pow, unm, concat, len, eq, lt, le, tostring, gc, index, newindex, call...

      在Lua中任何一个值都有Metatable, 不同的值可以有不同的Metatable也可以共享同样的Metatable, 但在Lua本身提供的功能中, 不允许你改变除了table类型值外的任何其他类型值的Metatable, 除非使用C扩展或其他库. setmetatable和getmetatable是唯一一组操作table类型的Metatable的方法.

Metatable与面向对象

      Lua是个面向过程的语言, 但通过Metatable可以模拟出面向对象的样子. 其关键就在于__index这个域. 他提供了表的索引值入口. 这很像重写C#中的索引器, 当表要索引一个值时如table[key], Lua会首先在table本身中查找key的值, 如果没有并且这个table存在一个带有__index属性的Metatable, 则Lua会按照__index所定义的函数逻辑查找. 仔细想想, 这不正为面向对象中的核心思想继承, 提供了实现方式么. Lua中实现面向对象的方式非常多, 但无论哪种都离不开__index.

      这个例子中我使用了Programming In Lua中的实现OO的方式, 建立了Bird(鸟)对象, 拥有会飞的属性, 其他鸟对象基于此原型, Ostrich(鸵鸟)是鸟的一种但不会飞. 结果很明显, Bird和Ostrich分别有独立的状态.

local Bird = {CanFly = true}

function Bird:New()
    local b = {}
    setmetatable(b, self)
    self.__index = self
    return b
end

local Ostrich = Bird:New() --Bird.CanFly is true, Ostrich.CanFly is true
Ostrich.CanFly = false --Bird.CanFly is true, Ostrich.CanFly is false

__newindex与__index相对应, 在对table的key做更新时触发. 可以使用rawset和rawget对table的key操作来跳过这些事件的触发. 

调用与截获


      Java与C#中需要费不少周折来实现动态代理和AOP, 类似这样的功能在Lua中确很简单, 虽然被限制了很多, 但你依然能够感受到Lua的灵活. 这就是__call操作, 当值被调用时触发. 

      这里我将table类型的a做了一个函数方式的调用a(), 会触发__call. 另一个应用示例可以参见我的另一篇文章Lua中实现类似C#的事件机制

a = {}
function a:Func()
   print("simonw")
end
c = {}
c.__call = function(t, )
   print("Start")
   t.Func()
   print("End")
end
setmetatable(a, c)
a()
--[[
Start
simonw
End
]]

      这里的示例都是以最简单的方式展现, 以便能更清晰的描述核心, 更多的资料以及具体应用请参考Programming In Lua和Lua参考手册.

华丽的分割线

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下面来看lua中的面向对象模拟，类，继承，多态，原文链接：http://blog.sina.com.cn/s/blog_6b9d508001015qd3.html，如下：

好了，今天开始写下我的一点学些LUA的心得，LUA作为一种世界上广泛使用的游戏脚本语言，有其强大的一面。现在的游戏脚本，基本上都基于面向对象了，因为非面向对象的语言写游戏这种复杂的脚本明显过于麻烦。而LUA不是面向对象的语言，但是为什么会有这么多游戏使用呢？因为LUA之中有强大的table,这个类极为强大，可以当做数组，对象，类，哈希表总之什么都是。。。并且LUA之中具有metatable“元表”这个概念，所以你还可以使用table来构建其他语言的各种数据结构，因为这只是限制了table的功能而已，所以lua的强悍之处在于，它是一种可以自定义数据结构行为的语言，不过这个我们这里不讨论，我们只讨论怎么用LUA模拟其他语言的面向对象特性。
1，类
类一般都有类名，属性声明，构造体，方法，属性。下面用LUA实现类的模拟，类的模拟有很多种，但是都必须用到__index。这里为了方便只是用一种定式，并且soyomaker的脚本以后也会采用这种定式。

1. --声明，这里声明了类名还有属性，并且给出了属性的初始值。
   
2. Class = {x=0,y=0}
   
3. --这句是重定义元表的索引，就是说有了这句，这个才是一个类。具体的解释，请百度。
   
4. Class.__index = Class
   
5. --构造体，构造体的名字是随便起的，习惯性改为new()
   
6. function Class:new(x,y)
   
7.         local self = {}  --初始化self，如果没有这句，那么类所建立的对象改变，其他对象都会改变
   
8.         setmetatable(self, Class)  --将self的元表设定为Class
   
9.         self.x = x   --属性值初始化
   
10.         self.y = y
    
11.                      return self  --返回自身
    
12. end
    
13. --这里定义类的其他方法
    
14. function Class:test()
    
15.     print(self.x,self.y)
    
16. end
    
17. function Class:plus()
    
18.     self.x = self.x + 1
    
19.     self.y = self.y + 1
    
20. end

复制代码

好了一个类定义完毕。现在我们可以开始建立对象了。

1. a = Class:new(10,20)
   
2. a:test()
   
3. b = Class:new(11,23)
   
4. b:test()
   
5. b:plus()
   
6. b:test()

复制代码

结果是

10        20
11        23
12        24

看，两个对象a和b互不影响，并且都可以使用Class的方法，这就是一个类了。
2，继承
LUA之中没有继承的概念，但是可以模拟，我们建立一个新的类Main，它是Class类的子类，包含其一切方法。

1. --声明了新的属性Z
   
2. Main = {z=0}
   
3. --设置类型是Class
   
4. setmetatable(Main, Class)
   
5. --还是和类定义一样，表索引设定为自身
   
6. Main.__index = Main
   
7. --这里是构造体，看，加上了一个新的参数
   
8. function Main:new(x,y,z)
   
9.    local self = {}  --初始化对象自身
   
10.    self = Class:new(x,y) --将对象自身设定为父类，这个语句相当于其他语言的super
    
11.    setmetatable(self, Main) --将对象自身元表设定为Main类
    
12.    self.z= z --新的属性初始化，如果没有将会按照声明=0
    
13.    return self
    
14. end
    
15. --定义一个新的方法
    
16. function Main:go()
    
17.    self.x = self.x + 10
    
18. end
    
19. --重定义父类的方法
    
20. function Main:test()
    
21.     print(self.x,self.y,self.z)
    
22. end

复制代码

好了然后我们建立对象

1. c = Main:new(20,40,100)
   
2. c:test()
   
3. d = Main:new(10,50,200)
   
4. d:go()
   
5. d:plus()
   
6. d:test()
   
7. c:test()

复制代码

运行，结果是

20        40        100
21        51        200
20        40        100

明显，他可以运行父类的方法，并且可以重载父类的方法。所以Main继承了Class，为其子类。
3，多态
LUA作为动态语言，支持多态是基本，但是对象呢，这里我们加个方法证明这一点。

1. Class = {x=0,y=0}
   
2. Class.__index = Class
   
3. function Class:new(x,y)
   
4.         local self = {}
   
5.         setmetatable(self, Class)
   
6.         self.x = x
   
7.         self.y = y
   
8.                      return self
   
9. end
   
10. function Class:test()
    
11.     print(self.x,self.y)
    
12. end
    
13. --新定义的一个函数gto()
    
14. function Class:gto()
    
15.    return 100
    
16. end
    
17. --这里会引用gto()
    
18. function Class:gio()
    
19.    return self:gto() * 2
    
20. end
    
21. function Class:plus()
    
22.     self.x = self.x + 1
    
23.         self.y = self.y + 1
    
24. end

复制代码

然后在main哪里加入新的定义。

1. Main = {z=0}
   
2. setmetatable(Main, Class)
   
3. Main.__index = Main
   
4. function Main:new(x,y,z)
   
5.    local self = {}
   
6.    self = Class:new(x,y)
   
7.    setmetatable(self, Main)
   
8.    self.z= z
   
9.    return self
   
10. end
    
11. --重新定义了gto()
    
12. function Main:gto()
    
13.    return 50
    
14. end
    
15. function Main:go()
    
16.    self.x = self.x + 10
    
17. end
    
18. function Main:test()
    
19.     print(self.x,self.y,self.z)
    
20. end

复制代码

然后我们开始测试

1. a = Class:new(10,20)
   
2. print(a:gio())
   
3. d = Main:new(10,50,200)
   
4. print(d:gio())
   
5. print(a:gio())

复制代码

结果是

200
100
200

可见其实LUA也可以使用多态的。
教程讲到这里，这三个东西是游戏脚本上面基本上最为重要的东西，完全证明了，LUA一样可以构建一个完整的游戏脚本，并且因为LUA的特性而言，只会比JAVA这些更加简单而不会更加困难，另外就是LUA语言就是开发来嵌入其他语言中使用的，所以游戏中使用LUA作为脚本是绝对明智的选择。

这里讲一句极为重要的 约定 ，所有人都必须记住，那就是：
调用LUA类的属性请使用点号，而调用其方法请使用冒号，如果你不理解，请百度，但是请谨记。

好了就到这里了。