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Lua中提供的元表是用于帮助Lua数据变量完成某些非预定义功能的个性化行为，如两个table的相加。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存在__add字段，如果有，就调用该字段对应的值。这个值就是所谓的“元方法”，这个函数用于计算table的和。
Lua中每个值都有一个元表。table和userdata可以有各自独立的元表，而其它数据类型的值则共享其类型所属的单一元表。缺省情况下，table在创建时没有元表，如： t = {} print(getmetatable(t)) --输出为nil 这里我们可以使用setmetatable函数来设置或修改任何table的元表。 t1 = {} setmetatable(t,t1) assert(getmetatable(t) == t1) 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，此元表将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。在Lua代码中，只能设置table的元表，若要设置其它类型值的元表，则必须通过C代码来完成。 1. 算术类的元方法： 在下面的示例代码中，将用table来表示集合，并且有一些函数用来计算集合的并集和交集等。1 Set = {} 2 local metatable = {} --元表 3 4 --根据参数列表中的值创建一个新的集合 5 function Set.new(l) 6 local set = {} 7 --将所有由该方法创建的集合的元表都指定到metatable 8 setmetatable(set,metatable) 9 for _, v in ipairs(l) do10 set[v] = true11 end12 return set13 end14 15 --取两个集合并集的函数16 function Set.union(a,b)17 local res = Set.new{}18 for k in pairs(a) do19 res[k] = true20 end21 for k in pairs(b) do22 res[k] = true23 end24 return res25 end26 27 --取两个集合交集的函数28 function Set.intersection(a,b)29 local res = Set.new{}30 for k in pairs(a) do31 res[k] = b[k]32 end33 return res34 end35 36 function Set.tostring(set)37 local l = {}38 for e in pairs(set) do39 l[#l + 1] = e40 end41 return "{ " .. table.concat(l,", ") .. "}";42 end43 44 function Set.print(s)45 print(Set.tostring(s))46 end47 48 --最后将元方法加入到元表中，这样当两个由Set.new方法创建出来的集合进行49 --加运算时，将被重定向到Set.union方法，乘法运算将被重定向到Set.intersection50 metatable.__add = Set.union51 metatable.__mul = Set.intersection52 53 --下面为测试代码54 s1 = Set.new{ 10,20,30,50}55 s2 = Set.new{ 30,1}56 s3 = s1 + s257 Set.print(s3)58 Set.print(s3 * s1)59 60 --输出结果为：61 --{1, 30, 10, 50, 20}62 --{30, 10, 50, 20} 在元表中，每种算术操作符都有对应的字段名，除了上述的__add(加法)和__mul(乘法)外，还有__sub(减法)、__div(除法)、__unm(相反数)、__mod(取模)和__pow(乘幂)。此外，还可以定义__concat字段，用于描述连接操作符的行为。
对于上面的示例代码，我们在算术运算符的两侧均使用了table类型的操作数。那么如果为s1 = s1 + 8，Lua是否还能正常工作呢？答案是肯定的，因为Lua定位元表的步骤为，如果第一个值有元表，且存在__add字段，那么Lua将以这个字段为元方法，否则会再去查看第二个值否是有元表且包含__add字段，如果有则以此字段为元方法。最后，如果两个值均不存在元方法，Lua就引发一个错误。然而对于上例中的Set.union函数，如果执行s1 = s1 + 8将会引发一个错误，因为8不是table对象，不能基于它执行pairs方法调用。为了得到更准确的错误信息，我们需要给Set.union函数做如下的修改，如：1 function Set.union(a,b)2 if getmetatable(a) ~= metatable or getmetatable(b) ~= metatable then3 error("attempt to 'add' a set with a non-set value")4 end5 --后面的代码与上例相同。6 ... ...7 end 2. 关系类的元方法： 元表还可以指定关系操作符的含义，元方法分别为__eq(等于)、__lt(小于)和__le(小于等于)，至于另外3个关系操作符，Lua没有提供相关的元方法，可以通过前面3个关系运算符的取反获得。见如下示例：
1 Set = {} 2 local metatable = {} 3 4 function Set.new(l) 5 local set = {} 6 setmetatable(set,metatable) 7 for _, v in ipairs(l) do 8 set[v] = true 9 end10 return set11 end12 13 metatable.__le = function(a,b) 14 for k in pairs(a) do15 if not b[k] then return false end16 end17 return true18 end19 metatable.__lt = function(a,b) return a <= b and not (b <= a) end20 metatable.__eq = function(a,b) return a <= b and b <= a end21 22 --下面是测试代码：23 s1 = Set.new{ 2,4}24 s2 = Set.new{ 4,10,2}25 print(s1 <= s2) --true26 print(s1 < s2) --true27 print(s1 >= s1) --true28 print(s1 > s1) --false 与算术类的元方法不同，关系类的元方法不能应用于混合的类型。
3. 库定义的元方法： 除了上述基于操作符的元方法外，Lua还提供了一些针对框架的元方法，如print函数总是调用tostring来格式化其输出。如果当前对象存在__tostring元方法时，tostring将用该元方法的返回值作为自己的返回值，如：1 Set = {} 2 local metatable = {} 3 4 function Set.new(l) 5 local set = {} 6 setmetatable(set,metatable) 7 for _, v in ipairs(l) do 8 set[v] = true 9 end10 return set11 end12 13 function Set.tostring(set)14 local l = {}15 for e in pairs(set) do16 l[#l + 1] = e17 end18 return "{ " .. table.concat(l,", ") .. "}";19 end20 21 metatable.__tostring = Set.tostring22 23 24 --下面是测试代码：25 s1 = Set.new{ 4,5,10}26 print(s1) --{5,10,4} 函数setmetatable和getmetatable也会用到元表中的一个字段(__metatable)，用于保护元表，如：
1 mt.__metatable = "not your business"2 s1 = Set.new{}3 print(getmetatable(s1)) --此时将打印"not your business"4 setmetatable(s1,{}) --此时将输出错误信息："cannot change protected metatable" 从上述代码的输出结果即可看出，一旦设置了__metatable字段，getmetatable就会返回这个字段的值，而setmetatable将引发一个错误。
4. table访问的元方法： 算术类和关系类运算符的元方法都为各种错误情况定义了行为，它们不会改变语言的常规行为。但是Lua还提供了一种可以改变table行为的方法。有两种可以改变的table行为：查询table及修改table中不存在的字段。 1). __index元方法： 当访问table中不存在的字段时，得到的结果为nil。如果我们为该table定义了元方法__index，那个访问的结果将由该方法决定。见如下示例代码：1 Window = {} 2 Window.prototype = {x = 0, y = 0, width = 100, height = 100} 3 Window.mt = {} --Window的元表 4 5 function Window.new(o) 6 setmetatable(o,Window.mt) 7 return o 8 end 9 10 --将Window的元方法__index指向一个匿名函数11 --匿名函数的参数table和key取自于table.key。12 Window.mt.__index = function(table,key) return Window.prototype[key] end13 14 --下面是测试代码：15 w = Window.new{x = 10, y = 20}16 print(w.width) --输出10017 print(w.width1) --由于Window.prototype变量中也不存在该字段，因此返回nil。 最后，Lua为__index元方法提供了一种更为简洁的表示方式，如：Window.mt.__index = Window.prototype。该方法等价于上例中的匿名函数表示方法。相比而言，这种简洁的方法执行效率更高，但是函数的方法扩展性更强。
如果想在访问table时禁用__index元方法，可以通过函数rawget(table,key)完成。通过该方法并不会加速table的访问效率。 2). __newindex元方法： 和__index不同的是，该元方法用于不存在键的赋值，而前者则用于访问。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。如果有就调用它，而不是直接赋值。如果这个元方法指向一个table，Lua将对此table赋值，而不是对原有的table赋值。此外，和__index一样，Lua也同样提供了避开元方法而直接操作当前table的函数rawset(table,key,value)，其功能类似于rawget(table,key)。 3). 具有默认值的table： 缺省情况下，table的字段默认值为nil。但是我们可以通过元表修改这个默认值，如：1 function setDefault(table,default)2 local mt = {__index = function() return default end }3 setmetatable(table,mt)4 end5 tab = {x = 10, y = 20}6 print(tab.x,tab.z) --10 nil7 setDefault(tab,0)8 print(tab.x,tab.z) --10 0 4). 跟踪table的访问： __index和__newindex都是在table中没有所需访问的index时才发挥作用的。因此，为了监控某个table的访问状况，我们可以为其提供一个空table作为代理，之后再将__index和__newindex元方法重定向到原来的table上，见如下代码：
1 t = {} --原来的table 2 local _t = t --保持对原有table的私有访问。 3 t = {} --创建代理 4 --创建元表 5 local mt = { 6 __index = function(table,key) 7 print("access to element " .. tostring(key)) 8 return _t[key] --通过访问原来的表返回字段值 9 end,10 11 __newindex = function(table,key,value)12 print("update of element " .. tostring(key) .. " to " .. tostring(value))13 _t[key] = value --更新原来的table14 end15 }16 setmetatable(t,mt)17 18 t[2] = "hello"19 print(t[2])20 21 --输出结果为22 --update of element 2 to hello23 --access to element 224 --hello 5). 只读的table： 通过代理的概念，可以很容易的实现只读table。只需跟踪所有对table的更新操作，并引发一个错误即可，见如下示例代码：
1 function readOnly(t) 2 local proxy = {} 3 local mt = { 4 __index = t, 5 __newindex = function(t,k,v) 6 error("attempt to update a read-only table") 7 end 8 } 9 setmetatable(proxy,mt)10 return proxy11 end12 13 days = readOnly{ "Sunday","Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday"}14 print(days[1])15 days[2] = "Noday"16 17 --输出结果为：18 --[[19 Sunday20 lua: d:/test.lua:6: attempt to update a read-only table21 stack traceback:22 [C]: in function 'error'23 d:/test.lua:6: in function 24 d:/test.lua:15: in main chunk25 [C]: ?26 ]]-- 转载地址：http://tmosi.baihongyu.com/