Lua 元表

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。因此Lua提供了元表，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”。

两个很重要的函数俩处理元表：

• setmetatable(table,metatable):对指定table设置元表，如果元表中存在__metatable键值，setmetatable会失败。
• getmetatable(table):返回对象的元表。

t = {}  
print(getmetatable(t))                 --nil  

t1 = {}  
setmetatable(t,t1)                     --设置t的metatable为t1  
print(assert(getmetatable(t) == t1))   --true  

__index元方法

这是元表最常用的键。

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,如果没有这个元方法，返回nil，否则就由这个元方法来提供最终结果。

window = {}  
window.prototype = {x=0,y=0,width=100,height=100}  
window.mt = {}      --创建元表  

function window.new(o)            --非全局函数  
    setmetatable(o,window.mt)  
    return o  
end  

window.mt.__index = function (table,key)  
    return window.prototype[key]  
end  


w = window.new{x=10,y=20}          --只有一个参数时可省略括号  
print(w.width)                     --100 

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。

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

print(mytable.key1,mytable.key2)     -->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，返回指定值，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，如果传入 “key2” 参数返回 “metatablevalue”，否则返回 mytable 对应的键值。

在Lua中，将__index原方法用于继承是很普遍的方法，因此Lua还提供了一种更便捷的方式来实现此功能。__index元方法不必一定是一个函数，它还可以是一个table。当它是一个函数时，Lua以table和不存在的key作为函数参数来调用该函数，这就如同上述实例。而当它是一个table时，Lua就以相同的方式来重新访问这个table。因此上述两个实例中的__index的声明可以简单地写为：

--实例1
window.mt.__index = window.prototype 

当lua查找到__index字段时，发现__index字段的值是一个table,那么lua就会在window.prototype中继续查找。也就是说，lua会在这个table中重复这个访问过程，类似于执行这样的代码：

window.prototype["width"]  

--实例2
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __index = { key2 = "metatablevalue" } })

当lua查找到__index字段时，发现__index字段的值是一个table,那么lua就会在mytable表中查找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。
• 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。

__newindex 元方法

与__index不同的是__index是在查询的时候用的而_newindes是在更新的时候用的。对一个table中不存在的索引赋值时，解释器就会查找__newindex。如果有这个元方法，解释器就会调用它，而不是执行赋值。如果这个元方法是一个table，解释器就在此table中执行添加赋值，而不是操作原来的table。

--实例1

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)

--执行结果
value1
nil 新值2
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，而不对mytable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。

--实例1

function readOnly(t)  
    local proxy = {}  
    local mt = {  
    __index = t,  
    __newindex = function (t,k,v)  
        error("attempt ro update a readOnly table",2)  
    end  
    }  
    setmetatable(proxy,mt)  
    return proxy  
end  

days = readOnly({"Sunday","Monday","Tuesday"})  
print(days[1])                    --Sunday 
print(days[2]) 
print(days[3]) 
days[2] = "Noday"                 --弹出错误  对表进行了修改，需要更新，则会执行error

此外，还有一个原始函数允许绕过元方法：调用rawset(t,k,v)就可以不涉及任何元方法而直接设置table t中与key k相关联的value v。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)       -->new value "4"

__add

-- 自定义计算表中最大值函数 table_maxn
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(v)
end

__call 元方法

__call 元方法在 Lua 调用一个值时调用。

--实例1

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))             -->  70

--实例2

function f1()  
    return "hello";  
end  

function f2(t)  
    return t.n;  
end  

function f3(x)  
    return x;  
end  

function f4(t,x,y)  
    return t.n + x + y;  
end  

a = {}  
a.n = 100  
b = {}  
setmetatable(a,b)  

b.__call = f1;  
print(a())--hello  

b.__call = f2;  
print(a())--100  

b.__call = f3;  
print(a)--table: 003AE3A0  
--默认第一个参数为调用者本身，此时的1000无用  
print(a(1000))--table: 003AE3A0  

b.__call = f4;  
print(a(1,2))--103  

__tostring 元方法

__tostring 元方法用于修改表的输出行为。

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)

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好了，祝好运。

每天进步一点点。