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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:

  1. mytable = {} -- 普通表
  2. mymetatable = {} -- 元表
  3. setmetatable(mytable,mymetatable) -- mymetatable 设为 mytable 的元表

以上代码也可以直接写成一行:

  1. mytable = setmetatable({},{})

以下为返回对象元表:

  1. getmetatable(mytable) -- 这会返回 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:

  1. $ lua
  2. Lua 5.3.0 Copyright (C) 1994-2015 Lua.org, PUC-Rio
  3. > other = { foo = 3 }
  4. > t = setmetatable({}, { __index = other })
  5. > t.foo
  6. 3
  7. > t.bar
  8. nil

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。

实例

  1. mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
  2. __index = function(mytable, key)
  3. if key == "key2" then
  4. return "metatablevalue"
  5. else
  6. return nil
  7. end
  8. end
  9. })
  10. print(mytable.key1,mytable.key2)

实例输出结果为:

  1. 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:

  1. mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __index = { key2 = "metatablevalue" } })
  2. 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。
该部分内容来自作者寰子:https://blog.csdn.net/xocoder/article/details/9028347

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:

实例

  1. mymetatable = {}
  2. mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __newindex = mymetatable })
  3. print(mytable.key1)
  4. mytable.newkey = "新值2"
  5. print(mytable.newkey,mymetatable.newkey)
  6. mytable.key1 = "新值1"
  7. print(mytable.key1,mymetatable.key1)

以上实例执行输出结果为:

  1. value1
  2. nil 新值2
  3. 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:

实例

  1. mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
  2. __newindex = function(mytable, key, value)
  3. rawset(mytable, key, "\""..value.."\"")
  4. end
  5. })
  6. mytable.key1 = "new value"
  7. mytable.key2 = 4
  8. print(mytable.key1,mytable.key2)

以上实例执行输出结果为:

  1. new value "4"

为表添加操作符

以下实例演示了两表相加操作:

实例

  1. -- 计算表中最大值,table.maxnLua5.2以上版本中已无法使用
  2. -- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn,即返回表最大键值
  3. function table_maxn(t)
  4. local mn = 0
  5. for k, v in pairs(t) do
  6. if mn < k then
  7. mn = k
  8. end
  9. end
  10. return mn
  11. end
  12. -- 两表相加操作
  13. mytable = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {
  14. __add = function(mytable, newtable)
  15. for i = 1, table_maxn(newtable) do
  16. table.insert(mytable, table_maxn(mytable)+1,newtable[i])
  17. end
  18. return mytable
  19. end
  20. })
  21. secondtable = {4,5,6}
  22. mytable = mytable + secondtable
  23. for k,v in ipairs(mytable) do
  24. print(k,v)
  25. end

以上实例执行输出结果为:

  1. 1 1
  2. 2 2
  3. 3 3
  4. 4 4
  5. 5 5
  6. 6 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)

  1. 模式 描述
  2. __add 对应的运算符 '+'.
  3. __sub 对应的运算符 '-'.
  4. __mul 对应的运算符 '*'.
  5. __div 对应的运算符 '/'.
  6. __mod 对应的运算符 '%'.
  7. __unm 对应的运算符 '-'.
  8. __concat 对应的运算符 '..'.
  9. __eq 对应的运算符 '=='.
  10. __lt 对应的运算符 '<'.
  11. __le 对应的运算符 '<='.
  12. __call 元方法
  13. __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:

实例

  1. -- 计算表中最大值,table.maxnLua5.2以上版本中已无法使用
  2. -- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn,即计算表的元素个数
  3. function table_maxn(t)
  4. local mn = 0
  5. for k, v in pairs(t) do
  6. if mn < k then
  7. mn = k
  8. end
  9. end
  10. return mn
  11. end
  12. -- 定义元方法__call
  13. mytable = setmetatable({10}, {
  14. __call = function(mytable, newtable)
  15. sum = 0
  16. for i = 1, table_maxn(mytable) do
  17. sum = sum + mytable[i]
  18. end
  19. for i = 1, table_maxn(newtable) do
  20. sum = sum + newtable[i]
  21. end
  22. return sum
  23. end
  24. })
  25. newtable = {10,20,30}
  26. print(mytable(newtable))

以上实例执行输出结果为:

  1. 70

__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:

实例

  1. mytable = setmetatable({ 10, 20, 30 }, {
  2. __tostring = function(mytable)
  3. sum = 0
  4. for k, v in pairs(mytable) do
  5. sum = sum + v
  6. end
  7. return "表所有元素的和为 " .. sum
  8. end
  9. })
  10. print(mytable)

以上实例执行输出结果为:

表所有元素的和为 60
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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