Lua 基础教学：第十一篇【高级元表与元方法】

萧山财神

Lua 基础教学：第十一篇高级元表与元方法

在本篇文章中，我们将深入探讨 Lua 中的高级元表与元方法。元表（metatable）和元方法（metamethods）是 Lua 强大的特性之一，允许我们自定义表的行为。

回顾元表和元方法

在之前的教程中，我们已经了解了如何为表设置元表，并使用元方法改变表的行为。我们复习一下基本用法：

local t = {}
local mt = {
    __index = function(table, key)
        return "default value"
    end
}
​
setmetatable(t, mt)
print(t.somekey)  -- 输出：default value高级元方法

元方法可以用来实现表的各种高级行为，例如运算符重载、方法调用、保护元表等。

运算符重载

可以通过定义元方法，实现表的运算符重载。常用的元方法包括：

• __add: 加法运算符 +
• __sub: 减法运算符 -
• __mul: 乘法运算符 *
• __div: 除法运算符 /
• __mod: 取模运算符 %
• __pow: 幂运算符 ^
• __concat: 连接运算符 ..
• __eq: 相等运算符 ==
• __lt: 小于运算符 <
• __le: 小于等于运算符 <=
  
  

示例：加法运算符local vector = {}
vector.__index = vector
​
function vector.new(x, y)
    local v = setmetatable({}, vector)
    v.x = x
    v.y = y
    return v
end
​
function vector.__add(a, b)
    return vector.new(a.x + b.x, a.y + b.y)
end
​
local v1 = vector.new(1, 2)
local v2 = vector.new(3, 4)
local v3 = v1 + v2
print(v3.x, v3.y)  -- 输出：4 6方法调用

可以使用 __call 元方法定义表的调用行为：

local callable = {}
callable.__call = function(table, arg)
    print("Called with argument: " .. arg)
end
​
local t = setmetatable({}, callable)
t("Hello")  -- 输出：Called with argument: Hello保护元表

为了防止直接访问或修改元表，可以使用 __metatable 元方法：

local t = {}
local mt = {
    __metatable = "protected"
}
​
setmetatable(t, mt)
print(getmetatable(t))  -- 输出：protected
setmetatable(t, {})     -- 错误：cannot change a protected metatable自定义迭代器

Lua 中的 pairs 和 ipairs 函数用于迭代表，但我们也可以自定义迭代器，使用 __pairs 和 __ipairs 元方法：

示例：自定义 pairslocal customPairs = {}
customPairs.__index = customPairs
​
function customPairs.new()
    local t = setmetatable({}, customPairs)
    t.data = {a = 1, b = 2, c = 3}
    return t
end
​
function customPairs:__pairs()
    return next, self.data, nil
end
​
local t = customPairs.new()
for k, v in pairs(t) do
    print(k, v)  -- 输出：a 1, b 2, c 3
end代理表

代理表是一种使用元表实现的高级技巧，允许我们在一个表上操作，但实际数据存储在另一个表中。

示例：代理表local actualData = {}
local proxy = {}
​
local mt = {
    __index = function(table, key)
        return actualData[key]
    end,
    __newindex = function(table, key, value)
        actualData[key] = value
    end
}
​
setmetatable(proxy, mt)
​
proxy.foo = "bar"
print(proxy.foo)          -- 输出：bar
print(actualData.foo)     -- 输出：bar总结

在这篇教程中，我们深入探讨了 Lua 中的高级元表与元方法。我们学习了如何使用元方法实现运算符重载、自定义方法调用、保护元表、自定义迭代器和代理表。这些技巧使得 Lua 的表变得更加灵活和强大。在接下来的教程中，我们将探讨 Lua 的协程（coroutines）和并发编程。

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Happy Coding!

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