【Lua从青铜到王者基础篇】第九篇:Lua元表

系列文章目录

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前言

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一、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(比如相加)。
• 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)                 -- 这会返回 mymetatable

二、__index 元方法

• 这是 metatable 最常用的键。

• 这当你通过键来访问 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。

这我们可以在使用 lua 命令进入交互模式查看：

Other={foo=3}
T=setmetatable({},{__index=Other})
print(T.foo)
print(T.bar)

以上代码的输出结果为:

• 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。

查看以下实例:

mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
   __index = function(mytable, key)
     if key == "key2" 
     then
       return "metatablevalue"
     else
       return nil
     end
   end
 })
 print(mytable.key1,mytable.key2)

以上代码的输出结果为:

• 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)

以上代码的输出结果为:

• 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。

三、__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)

以上代码的输出结果为:

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 = 4

print(mytable.key1,mytable.key2)

以上代码的输出结果为:

四、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 mn
end

-- 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) do
print(k,v)
end

以上代码的输出结果为:

__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)

五、__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 mn
end

-- 定义元方法__call
mytable = setmetatable({10}, {
 __call = function(mytable, newtable)
       sum = 0
       for i = 1, table_maxn(mytable) do
               sum = sum + mytable[i]
       end
   for i = 1, table_maxn(newtable) do
               sum = sum + newtable[i]
       end
       return sum
 end
})
newtable = {10,20,30}
print(mytable(newtable))

以上代码的输出结果为:

六、__tostring 元方法

__tostring 元方法用于修改表的输出行为。以下实例我们自定义了表的输出内容：

mytable = setmetatable({ 10, 20, 30 }, {
  __tostring = function(mytable)
    sum = 0
    for k, v in pairs(mytable) do
                sum = sum + v
        end
    return "表所有元素的和为 " .. sum
  end
})
print(mytable)

以上代码的输出结果为:

从本文中我们可以知道元表可以很好的简化我们的代码功能，所以了解 Lua 的元表，可以让我们写出更加简单优秀的 Lua 代码。

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文介绍了Lua元表的使用，而元表相关操作提供了大量表不能实现而元表能实现能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法，我们务必掌握。另外如果上述有任何问题，请懂哥指教，不过没关系，主要是自己能坚持，更希望有一起学习的同学可以帮我指正，但是如果可以请温柔一点跟我讲，爱与和平是永远的主题，爱各位了。