在Lua中的每个值都有一套预定义的操作集合。例如可以将数字相加,可以连接字符串,还可以在table中插入一对key-value等。但是我们无法将两个table相加,无法对函数作比较,也无法调用一个字符串。
但是,Lua提供了元表与元方法来修改一个值的行为,使其在面对一个非预定义的操作时执行一个指定的操作。例如,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有一个叫__add的字段。如果找到了该字段,就调用该字段对应的值。这个值也就是所谓的”元方法“,它应该是一个函数,用于计算table的和。
Lua在创建一个新的table时不会创建元表。因此有两个函数可以获取与设置元表:
setmetatable( t1,t2 ) 设置t1的元表为t2。
getmetatable( t ) 获取t的元表。
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。总之,任何搭配形式都是合法的。
在Lua中可以定义值的行为,那么就有相应的元方法:算术类的元方法、关系类的元方法、库定义的元方法以及table访问的元方法。
1、算术类的元方法:__add(加)、__sub(减)、__mul(乘)、__div(除)、__unm(相反数)、__mod(取模)、__pow(乘幂)、__concat(连接操作符)
2、关系类的元方法:__eq(等于)、__lt(小于)、__le(小于等于)
3、库定于的元方法:__tostring(print时调用)、__metatable(设置后不可修改元表)
4、table访问的元方法:__index(查询table)、__newindex(修改table的字段)、__mode(弱引用table)
在对table使用算术操作符时,Lua回去查找有没有操作符对应的元方法,如果有则调用算术类元方法,否则会产生错误信息。如
table1 = { x= }
table2 = { x= }
print( table1 - table2 ) --产生错误:attempt to perform arithmetic on global 'table1' (a table value)
如果设置了元表及元方法,就可以按照自己的意愿去处理(减法求值的例子):
关系类的元方法在使用上同算术类的元方法一样,都是在有操作符操作时去查询元方法,其中有三个关系操作符没有单独的元方法,Lua会把
1、a~=b 转化为 not( a==b )
2、a>b 转化为 b<a
3、a>=b 转化为 b<=a
库定义的元方法的应用:__tostring
库定义的元方法的应用:__metatable
table访问的元方法:__index。当访问一个table中不存在的字段时,得到的结果为nil。这是对的,但并非完全正确。实际上,这些访问会促使解释器去查找一个叫__index的元方法。如果没有这个元方法,那么访问结果就是nil,否则,就由这个元方法来提供最终的结果。
table访问的元方法:__newindex。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。如果有这个元方法,解释器就调用它,而不是执行赋值。注意,Lua中有一个rawset(t,k,v)方法可以绕过元方法直接对table进行赋值。
通过table访问的元方法,__index、__newindex搭配使用可以很轻易的实现面向对象。元方法在元表中设置,只有当table被设置为元表时,table中的元方法才会有效。
table访问的元方法:__mode。设置table为弱引用table,并确定是key为弱引用或者value为弱引用。所谓若引用就是一种会被垃圾收集器忽视的对象引用。如果一个对象的所有引用都是弱引用,那么Lua就可以回收这个对象了,并且还可以以某种形式来删除这些弱引用本身。Lua用“弱引用table”来实现弱引用,一个弱引用table就是一个具有弱引用条目的table。如果一个对象只被一个弱引用table所持有,那么最终Lua是会回收这个对象的。
一个table的弱引用类型是通过其元表中的__mode字段来决定的。这个字段的值为一个字符串:'k'(table的key是弱引用)、'v'(table中value是弱引用)。只要有一个key或value被回收了,那么它们所在的整个条目都会从table中删除。
tab1 = {}
tab2 = { __mode = 'k' }
--tab1中的key将会是弱引用
setmetatable( tab1,tab2 )