学习lua也有大概一年了，对lua的一些基本的语法很熟练了，也做了一些简单的业务，但是对于lua的高级特性还是不是很熟，最近有时间得以系统的学习学习。本文主要讲述的是lua高级特性之一的元表和元方法。
文字简述
- metatable(元表) 本质上来讲元表也是一个表，不过这个表是用来定义对lua的值进行自定义运算行为的地方。
- metamethod(元方法) 本质上来讲就是一个lua函数，不过这个函数是用来绑定lua中特定的值，这些特定的值可以称为事件。这个函数我们可以进行我们一些自定义的操作。
元表之中的事件其实是一些定义的值，这些值后面会讲到；
实际上我们只能对lua中table类型的值进行修改元表和元方法的操作，其它的一些例如number, string等都已经有自己内置的元表和元方法，且不可改变。
- 通过元表和元方法，我们可以实现lua的面向对象编程。
代码讲解
api 介绍
简单的介绍一下会用到的api。
setmetatable(table, metatable)设置table的元表为metatable并且返回这个table。不能为除table类型之外的值设置元表，如果metatable为nil，则将指定的元表移除 。如果存在__metatable，则会抛出一个错误。
getmetatable(obj)返回一个类型的元表，如果没有元表返回nil。如果存在__metatable，则返回这个域的值。
rawget(table, index)在不触发任何元方法的情况下获取table中的值。也就是跳过元表和元方法。
rawset(table, index, value)在不触发任何元方法的情况下设置table[index]的值为value，index不能是nil和NaN
元方法介绍
我们都知道对于两个number型的值，我们可以进行加，减，乘，除等的元算，但是对于table我们是不能直接进行这些预定义的运算的。但是通过通过元表和元方法我们是可以实现的；首先介绍下有哪些特定的值被用于绑定元方法，也称为事件，如下：
__index -- 用于取操作
__newindex -- 用于赋值操作
__metatable -- 限定元表操作
__call -- 用于把一个函数当成函数调用的操作
__add -- '+' 加
__sub -- '-' 减
__mul -- '*' 乘
__div -- '/' 除
__mod -- '%' 取余
__pow -- '^' 次方
__unm -- '-' 取反
__concat -- '..' 连接
__tostring -- 字符串序列话
__len -- '#' 取长
__eq -- '==’ 相等
__lt -- '<' 小于
__le -- '<=' 小于等于
对于不同的lua版本可能这些事件还有区别，具体详细的可以看lua对应版本的介绍，这里只列出了一些常用的。
对于一些特定的事件进行一些简单的介绍
- __index 当我们在取一个table中的不存在这个index的值的时候，如果有元表的话，会触发这个操作，会到元表中进行查询，并且返回这个值，元表中月不存在的时候返回nil。
- __newindex 当我们对一个table中的一个不存在的index赋值的时候，如果有元表的话，会触发这个操作，如果元表中有定义这个行为，就按照这个进行。
- __metatable 使用这个元方法的时候是保护元表，进值对元表中的成员进行获取或者修改
- __call 使用这个的时候我们可以吧table当成函数来进行调用。
代码分析
简单的元方法
local t1 = {1, 2, 3}
local t2 = {5, 6, 7, 9}
local t = {
__add = function(a, b)
local tmp = {}
for i = 1, #a do
tmp[i] = a[i] + b[i]
end
for i = #tmp + 1, #b do
tmp[i] = b[i]
end
return tmp
end,
__tostring = function(a)
local str = ""
local split = ""
for i = 1, #a do
str = str .. split .. a[i]
split = "|"
end
return str
end
}
setmetatable(t1, t)
print("t1 : ", t1)
print("t2 : ", t2)
local tmp = t1 + t2
print("tmp : ", tmp)
setmetatable(t2, t)
print(" - t2 : ", t2)
setmetatable(tmp, t)
print(" - tmp : ", tmp)
运行结果如下
t1 : 1|2|3
t2 : table: 0x16984f0
tmp : table: 0x16981c0
- t2 : 5|6|7|9
- tmp : 6|8|10|9
当对两个table进行加(+)的操作的时候，会查找元表中对应的元方法，然后按照元方法的行为去做。其它的一些算术运算都和这个例子大同小异，就不多做介绍了。
__index
local t1 = {}
local t2 = {}
t2.a = 10
setmetatable(t1, {__index = t2})
print(t1.a)
运行结果如下
10
当访问t1中的a的时候，t1中并没有这个值，但是t1有元表，则会到元表中查询a，并返回；
__index 也可以是一个函数，用于自定义的一些行为。
__newindex
local t1 = {}
t1.c = 30
local t2 = {}
t2.a = 10
t2.b = 20
setmetatable(t1, {__newindex = t2})
print(t1.a)
print(t2.a)
t1.a = "a10"
print(t1.a)
print(t2.a)
print(t1.c)
t1.c = "c10"
print(t1.c)
print(t2.c)
运行结果如下
nil
10
nil
a10
30
c10
nil
在对t1中的变量进行赋值的时候，如果存在则直接进行赋值，如果不存在则触发__newindex，设置元表中对应的值
__metatable
local t1 = {}
local t = {}
setmetatable(t1, t)
print(getmetatable(t1))
t.__metatable = "lock"
print(" metatable : ", getmetatable(t1))
setmetatable(t1, t)
运行结果如下
table: 0xe7f4f0
metatable : lock
lua: test.lua:11: cannot change a protected metatable
在设置完__metatable域的时候，就不能再对元表进行操作了，会报错。
__call
local t1 = {}
setmetatable(t1, {
__call = function(t, a, b, c, ...)
local num = a + b + c
print("__call str : ", num)
end
})
t1(1, 2, 3)
运行结果如下
__call str : 6
t1作为table，但是可以直接当成函数来进行调用，会查找__call元方法
rawget
local t1 = {}
local t2 = {}
t2.a = 20
setmetatable(t1, {__index = t2})
print("t1 a : ", t1.a)
print("rawget t1 a : ", rawget(t1,a))
运行结果如下
t1 a : 20
rawget t1 a : nil
设置完元表后可以取到t1中的a，从元表t2中，但是用rawget的时候会会忽略元表的存在
rawset
local t1 = {}
local t2 = {}
t2.a = 20
setmetatable(t1, {__newindex = t2})
t1.b = "bbb"
print("t1 b : ", t1.b)
print("t2 b : ", t2.b)
rawset(t1, b, "ccc")
运行结果如下
t1 b : nil
t2 b : bbb
lua: table index is nil
正常的设置完元表并且设置__newindex域之后，对t1中的不存在的b赋值的时候会触发__newindex操作，但是如果用rawset的话就会报错，rawset(t1, b, "ccc")，会对t1中的b进行赋值，并不会触发__newindex，而t1中也没有b这个值，所以报错了。
系统代码
以一个之前写的例子结束这篇介绍
--[[
lua 5.1.5
socket 2.0.2
]]--
local socket = require("socket")
local sub = string.sub
local byte = string.byte
local concat = table.concat
local tonumber = tonumber
local tostring = tostring
local _M = {
_VERSION = "0.1",
}
local mt = { __index = _M }
function _M.new(self)
local sock, err = socket.tcp()
if not sock then
return nil, err
end
return setmetatable({_sock = sock, _subscribed = false }, mt)
end
function _M.connect(self, ...)
local args = {...}
local sock = rawget(self, "_sock")
if not sock then
return nil, "not initialized"
end
self._subscribed = false
return sock:connect(...)
end
function _M.close(self)
local sock = rawget(self, "_sock")
if not sock then
return nil, "not initialized"
end
return sock:close()
end
local function _gen_req(args)
local nargs = #args
local req = ""
req = req .. "*" .. nargs .. "\r\n"
for i = 1, nargs do
local arg = args[i]
if type(arg) ~= "string" then arg = tostring(arg) end
req = req .. "$"
req = req .. #arg
req = req .. "\r\n"
req = req .. arg
req = req .. "\r\n"
end
-- print("req : ", req)
return req
end
local function _read_reply(self, sock)
local line, err = sock:receive()
if not line then
if err == "timeout" then
sock:close()
end
return nil, err
end
local prefix = byte(line)
if prefix == 42 then -- char "*"
local n = tonumber(sub(line, 2))
if n < 0 then return nil end
local vals = {}
local ind = 1
for i = 1, n do
local res, err = _read_reply(self, sock)
if res then
vals[ind] = res
ind = ind + 1
elseif not res then
return nil, err
end
end
return vals
elseif prefix == 36 then -- char "$"
local size = tonumber(sub(line, 2))
if size < 0 then return nil, sub(line, 2) end
local data, err = sock:receive(size)
if not data then
if err == "timeout" then
sock:close()
end
return nil, err
end
local crlf, err = sock:receive(2)
if not crlf then return nil, err end
return data
elseif prefix == 45 then -- char "-"
return nil, sub(line, 2)
elseif prefix == 43 then -- char "+"
return sub(line, 2)
elseif prefix == 58 then -- char ":"
return tonumber(sub(line, 2))
else
return nil, "unknow prefix : \"" .. tostring(prefix) .. "\""
end
end
local function _do_cmd(self, ...)
local args = {...}
local sock = rawget(self, "_sock")
if not sock then
return nil, "not initialized"
end
local req = _gen_req(args)
local bytes, err = sock:send(req)
if not bytes then
return nil, err
end
return _read_reply(self, sock)
end
setmetatable( _M, { __index = function(self, cmd)
local method = function (self, ...)
return _do_cmd(self, cmd, ...)
end
_M[cmd] = method
return method
end})
return _M
这是仿照lua-resty-redis，用luasocket实现的一个简单的lua redis客户端。
每次用的时候需要 require这个文件，并且调用new，设置相应元表，之后就可以进行简单的redis操作了。
后记
- 本文代码部分比较多，尽可能的用代码来解释lua中元表和元方法的一些用法，如果理解起来还是不清楚可以查看lua官方文档，也可以联系我。
*** 如有疑问欢迎批评指正，谢谢！ ***
