Lua 学习笔记（十一）元表与元方法

在Lua中的每个值都有一套预定义的操作集合。例如可以将数字相加，可以连接字符串，还可以在table中插入一对key-value等。但是我们无法将两个table相加，无法对函数作比较，也无法调用一个字符串。

     但是，Lua提供了元表与元方法来修改一个值的行为，使其在面对一个非预定义的操作时执行一个指定的操作。例如，假设a和b都是table，通过元表可以定义如何计算表达式a+b。当Lua试图将两个table相加时，它会先检查两者之一是否有元表，然后检查该元表中是否有一个叫__add的字段。如果找到了该字段，就调用该字段对应的值。这个值也就是所谓的”元方法“，它应该是一个函数，用于计算table的和。

 

     Lua在创建一个新的table时不会创建元表。因此有两个函数可以获取与设置元表：

     setmetatable( t1,t2 ) 设置t1的元表为t2。

     getmetatable( t ) 获取t的元表。

 

     任何table都可以作为任何值的元表，而一组相关的table也可以共享一个通用的元表，此元表描述了它们共同的行为。一个table甚至可以作为它自己的元表，用于描述其特有的行为。总之，任何搭配形式都是合法的。

 

     在Lua中可以定义值的行为，那么就有相应的元方法：算术类的元方法、关系类的元方法、库定义的元方法以及table访问的元方法。

     1、算术类的元方法：__add（加）、__sub（减）、__mul（乘）、__div（除）、__unm（相反数）、__mod（取模）、__pow（乘幂）、__concat（连接操作符）

     2、关系类的元方法：__eq（等于）、__lt（小于）、__le（小于等于）

     3、库定于的元方法：__tostring（print时调用）、__metatable（设置后不可修改元表）

     4、table访问的元方法：__index（查询table）、__newindex（修改table的字段）、__mode（弱引用table）

 

     在对table使用算术操作符时，Lua回去查找有没有操作符对应的元方法，如果有则调用算术类元方法，否则会产生错误信息。如 

 

table1 = { x= }
table2 = { x= }
print( table1 - table2 ) --产生错误：attempt to perform arithmetic on global 'table1' (a table value)

 

如果设置了元表及元方法，就可以按照自己的意愿去处理（减法求值的例子）：

 

 

     关系类的元方法在使用上同算术类的元方法一样，都是在有操作符操作时去查询元方法，其中有三个关系操作符没有单独的元方法，Lua会把

     1、a~=b   转化为 not( a==b )

     2、a>b     转化为 b<a

     3、a>=b   转化为 b<=a

 

     库定义的元方法的应用：__tostring

 

 

      库定义的元方法的应用：__metatable

 

 

     table访问的元方法：__index。当访问一个table中不存在的字段时，得到的结果为nil。这是对的，但并非完全正确。实际上，这些访问会促使解释器去查找一个叫__index的元方法。如果没有这个元方法，那么访问结果就是nil，否则，就由这个元方法来提供最终的结果。

 

 

table访问的元方法：__newindex。当对一个table中不存在的索引赋值时，解释器就会查找__newindex元方法。如果有这个元方法，解释器就调用它，而不是执行赋值。注意，Lua中有一个rawset(t,k,v)方法可以绕过元方法直接对table进行赋值。

 

 

     通过table访问的元方法，__index、__newindex搭配使用可以很轻易的实现面向对象。元方法在元表中设置，只有当table被设置为元表时，table中的元方法才会有效。

 

     table访问的元方法：__mode。设置table为弱引用table，并确定是key为弱引用或者value为弱引用。所谓若引用就是一种会被垃圾收集器忽视的对象引用。如果一个对象的所有引用都是弱引用，那么Lua就可以回收这个对象了，并且还可以以某种形式来删除这些弱引用本身。Lua用“弱引用table”来实现弱引用，一个弱引用table就是一个具有弱引用条目的table。如果一个对象只被一个弱引用table所持有，那么最终Lua是会回收这个对象的。

     一个table的弱引用类型是通过其元表中的__mode字段来决定的。这个字段的值为一个字符串：'k'（table的key是弱引用）、'v'（table中value是弱引用）。只要有一个key或value被回收了，那么它们所在的整个条目都会从table中删除。

 

tab1 = {}
tab2 = { __mode = 'k' }
--tab1中的key将会是弱引用
setmetatable( tab1,tab2 )