lua元表以及元方法

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lua元表以及元方法

lua中的变量是没有数据类型的，值有类型。类型有八种nil,number,boolean, string, function, thread, userdata以及table。

Lua 中的每个值都可以有一个 元表 。 这个 元表 就是一个普通的 Lua 表，它用于定义原始值在特定操作下的行为。例如，当你对非数字值做加操作时， Lua 会检查该值的元表中的 "__add" 域下的函数。 如果能找到，Lua 则调用这个函数来完成加这个操作。

元表中的键对应着不同的 事件 名； 键关联的那些值被称为 元方法 。 在上面那个例子中引用的事件为 "add" ， 完成加操作的那个函数就是元方法。

可以用 getmetatable 函数 来获取任何值的元表。

使用 setmetatable 来替换一张表的元表。在 Lua 中，你不可以改变表以外其它类型的值的元表 （除非你使用调试库）； 若想改变这些非表类型的值的元表，请使用 C API.

 接下来会给出一张元表可以控制的事件的完整列表。 每个操作都用对应的事件名来区分。 每个事件的键名用加有 '__' 前缀的字符串来表示； 例如："add" 操作的键名为字符串 "__add"。

 "add": + 操作。 如果任何不是数字的值（包括不能转换为数字的字符串）做加法， Lua 就会尝试调用元方法。 首先、Lua 检查第一个操作数（即使它是合法的）， 如果这个操作数没有为 "__add" 事件定义元方法， Lua 就会接着检查第二个操作数。 一旦 Lua 找到了元方法， 它将把两个操作数作为参数传入元方法， 元方法的结果（调整为单个值）作为这个操作的结果。 如果找不到元方法，将抛出一个错误。
"sub": - 操作。 行为和 "add" 操作类似。
"mul": * 操作。 行为和 "add" 操作类似。
"div": / 操作。 行为和 "add" 操作类似。
"mod": % 操作。 行为和 "add" 操作类似。
"pow": ^ （次方）操作。 行为和 "add" 操作类似。
"unm": - （取负）操作。 行为和 "add" 操作类似。
"idiv": // （向下取整除法）操作。 行为和 "add" 操作类似。
"band": & （按位与）操作。 行为和 "add" 操作类似， 不同的是 Lua会在任何一个操作数无法转换为整数时尝试取元方法。
"bor": | （按位或）操作。 行为和 "band" 操作类似。
"bxor": ~ （按位异或）操作。 行为和 "band" 操作类似 
"bnot": ~ （按位非）操作。 行为和 "band" 操作类似。
"shl": << （左移）操作。 行为和 "band" 操作类似。
"shr": >> （右移）操作。 行为和 "band" 操作类似。
"concat": .. （连接）操作。 行为和 "add" 操作类似， 不同的是 Lua在任何操作数即不是一个字符串 也不是数字（数字总能转换为对应的字符串）的情况下尝试元方法。
"len": # （取长度）操作。 如果对象不是字符串，Lua 会尝试它的元方法。 如果有元方法，则调用它并将对象以参数形式传入， 而返回值（被调整为单个）则作为结果。 如果对象是一张表且没有元方法，Lua 使用表的取长度操作。 其它情况，均抛出错误。
"eq": == （等于）操作。 和 "add" 操作行为类似， 不同的是 Lua 仅在两个值都是表或都是完全用户数据 且它们不是同一个对象时才尝试元方法。 调用的结果总会被转换为布尔量。
"lt": < （小于）操作。 和 "add" 操作行为类似， 不同的是 Lua 仅在两个值不全为整数也不全为字符串时才尝试元方法。 调用的结果总会被转换为布尔量。
"le": <= （小于等于）操作。 和其它操作不同， 小于等于操作可能用到两个不同的事件。 首先，像 "lt" 操作的行为那样，Lua 在两个操作数中查找 "__le" 元方法。 如果一个元方法都找不到，就会再次查找 "__lt" 事件， 它会假设 a <= b 等价于 not (b < a)。 而其它比较操作符类似，其结果会被转换为布尔量。

上面的这些元方法原理上都可以归为一类，我们举个例子来看：

local mt = {}

mt.__add = function(a,b)
    return a.v + b.v/2
end

local a = {v = 10}
local b = {v = 12}

setmetatable(a, mt)

print("a + b :", a + b)

 运行结果如下：

相当于重载了“+”号。

"index": 索引 table[key]。 当 table 不是表或是表 table 中不存在key 这个键时，这个事件被触发。 此时，会读出 table 相应的元方法。尽管名字取成这样， 这个事件的元方法其实可以是一个函数也可以是一张表。 如果它是一个函数，则以 table 和 key 作为参数调用它。如果它是一张表，最终的结果就是以 key 取索引这张表的结果。（这个索引过程是走常规的流程，而不是直接索引， 所以这次索引有可能引发另一次元方法。

"newindex": 索引赋值 table[key] = value 。 和索引事件类似，它发生在 table 不是表或是表 table 中不存在 key 这个键的时候。 此时，会读出 table 相应的元方法。同索引过程那样， 这个事件的元方法即可以是函数，也可以是一张表。 如果是一个函数， 则以 table、 key、以及 value 为参数传入。如果是一张表， Lua 对这张表做索引赋值操作。 （这个索引过程是走常规的流程，而不是直接索引赋值， 所以这次索引赋值有可能引发另一次元方法。）一旦有了 "newindex" 元方法， Lua 就不再做最初的赋值操作。（如果有必要，在元方法内部可以调用 rawset 来做赋值。

通过一个例子来说明其原理：

local mt = {}
mt.__index = function(t, k)
    print("call index function")
end

mt.__newindex = function(t,k,v)
    print("call new index function")
end

local t = {}
setmetatable(t, mt)

local temp = t.a
t.a = 10

输出如下：

也就是说，当调用表"t"中的元素"a"，却在表"t"中找不到"a"的时候，会把“t”,“a”做为参数来调用“__index”函数。

当赋值表"t"中的元素"a"，却在表"t"中找不到"a"的时候，会把“t”,“a”,value做为参数来调用“__newindex”函数。

"call": 函数调用操作 func(args)。 当 Lua 尝试调用一个非函数的值的时候会触发这个事件 （即 func 不是一个函数）。 查找 func 的元方法， 如果找得到，就调用这个元方法， func 作为第一个参数传入，原来调用的参数（args）后依次排在后面。

通过一个例子来说明其原理：

local mt = {}
mt.__call = function(f,...)
    print("call table like a function", f ,...)
end

local temp = {}
setmetatable(temp, mt)

temp(1,2,3)

输出如下：

相当于把函数调用赋予到了一个非函数类型。

这个元方法比较实用。可以把事件改变成表，可以事先赋予事件上值。还可以当成一个类的构造函数实使用。

 

此外还有一些元方法，书中并没有归类到这些事件里面。我做了一些统计

"mode":弱表属性，赋予一张表弱引用属性。（弱表比较有趣，下一篇文章会做说明）

"gc":在对象被GC的时候，会先调用元表里面的“gc”域。

"tostring":当调用tostring(obj)的时候，会先查找obj的元方法中的__tostring，如果有就调用，没有就会打印obj的内存位置。比如说上面的。

 "pairs":迭代器的元方法，在执行pairs(t)的时候，会先找表t的元方法“__pairs”，如果有就以t为参数调用他，如果没有，就返回三个值next函数， t已经nil。