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https://www.cnblogs.com/Dong-Forward/p/6063365.html

知微出凡

lua元表以及元方法

lua中的變數是沒有資料型別的，值有型別。型別有八種nil,number,boolean, string, function, thread, userdata以及table。

Lua 中的每個值都可以有一個 元表 。 這個 元表 就是一個普通的 Lua 表，它用於定義原始值在特定操作下的行為。例如，當你對非數字值做加操作時， Lua 會檢查該值的元表中的 "__add" 域下的函式。 如果能找到，Lua 則呼叫這個函式來完成加這個操作。

元表中的鍵對應著不同的 事件 名； 鍵關聯的那些值被稱為 元方法 。 在上面那個例子中引用的事件為 "add" ， 完成加操作的那個函式就是元方法。

可以用 getmetatable 函式 來獲取任何值的元表。

使用 setmetatable 來替換一張表的元表。在 Lua 中，你不可以改變表以外其它型別的值的元表 （除非你使用除錯庫）； 若想改變這些非表型別的值的元表，請使用 C API.

 接下來會給出一張元表可以控制的事件的完整列表。 每個操作都用對應的事件名來區分。 每個事件的鍵名用加有 '__' 字首的字串來表示； 例如："add" 操作的鍵名為字串 "__add"。

 "add": + 操作。 如果任何不是數字的值（包括不能轉換為數字的字串）做加法， Lua 就會嘗試呼叫元方法。 首先、Lua 檢查第一個運算元（即使它是合法的）， 如果這個運算元沒有為 "__add" 事件定義元方法， Lua 就會接著檢查第二個運算元。 一旦 Lua 找到了元方法， 它將把兩個運算元作為引數傳入元方法， 元方法的結果（調整為單個值）作為這個操作的結果。 如果找不到元方法，將丟擲一個錯誤。
"sub": - 操作。 行為和 "add" 操作類似。
"mul": * 操作。 行為和 "add" 操作類似。
"div": / 操作。 行為和 "add" 操作類似。
"mod"

: % 操作。 行為和 "add" 操作類似。
"pow": ^ （次方）操作。 行為和 "add" 操作類似。
"unm": - （取負）操作。 行為和 "add" 操作類似。
"idiv": // （向下取整除法）操作。 行為和 "add" 操作類似。
"band": & （按位與）操作。 行為和 "add" 操作類似， 不同的是 Lua會在任何一個運算元無法轉換為整數時嘗試取元方法。
"bor": | （按位或）操作。 行為和 "band" 操作類似。
"bxor": ~ （按位異或）操作。 行為和 "band" 操作類似 
"bnot": ~ （按位非）操作。 行為和 "band" 操作類似。
"shl": << （左移）操作。 行為和 "band" 操作類似。
"shr": >> （右移）操作。 行為和 "band" 操作類似。
"concat": .. （連線）操作。 行為和 "add" 操作類似， 不同的是 Lua在任何運算元即不是一個字串 也不是數字（數字總能轉換為對應的字串）的情況下嘗試元方法。
"len": # （取長度）操作。 如果物件不是字串，Lua 會嘗試它的元方法。 如果有元方法，則呼叫它並將物件以引數形式傳入， 而返回值（被調整為單個）則作為結果。 如果物件是一張表且沒有元方法，Lua 使用表的取長度操作。 其它情況，均丟擲錯誤。
"eq": == （等於）操作。 和 "add" 操作行為類似， 不同的是 Lua 僅在兩個值都是表或都是完全使用者資料 且它們不是同一個物件時才嘗試元方法。 呼叫的結果總會被轉換為布林量。
"lt": < （小於）操作。 和 "add" 操作行為類似， 不同的是 Lua 僅在兩個值不全為整數也不全為字串時才嘗試元方法。 呼叫的結果總會被轉換為布林量。
"le": <= （小於等於）操作。 和其它操作不同， 小於等於操作可能用到兩個不同的事件。 首先，像 "lt" 操作的行為那樣，Lua 在兩個運算元中查詢 "__le" 元方法。 如果一個元方法都找不到，就會再次查詢 "__lt" 事件， 它會假設 a <= b 等價於 not (b < a)。 而其它比較操作符類似，其結果會被轉換為布林量。

上面的這些元方法原理上都可以歸為一類，我們舉個例子來看：

local mt = {}

mt.__add = function(a,b)
    return a.v + b.v/2
end

local a = {v = 10}
local b = {v = 12}

setmetatable(a, mt)

print("a + b :", a + b)

 執行結果如下：

相當於過載了“+”號。

"index": 索引 table[key]。 當 table 不是表或是表 table 中不存在key 這個鍵時，這個事件被觸發。 此時，會讀出 table 相應的元方法。儘管名字取成這樣， 這個事件的元方法其實可以是一個函式也可以是一張表。 如果它是一個函式，則以 table 和 key 作為引數呼叫它。如果它是一張表，最終的結果就是以 key 取索引這張表的結果。（這個索引過程是走常規的流程，而不是直接索引， 所以這次索引有可能引發另一次元方法。

"newindex": 索引賦值 table[key] = value 。 和索引事件類似，它發生在 table 不是表或是表 table 中不存在 key 這個鍵的時候。 此時，會讀出 table 相應的元方法。同索引過程那樣， 這個事件的元方法即可以是函式，也可以是一張表。 如果是一個函式， 則以 table、 key、以及 value 為引數傳入。如果是一張表， Lua 對這張表做索引賦值操作。 （這個索引過程是走常規的流程，而不是直接索引賦值， 所以這次索引賦值有可能引發另一次元方法。）一旦有了 "newindex" 元方法， Lua 就不再做最初的賦值操作。（如果有必要，在元方法內部可以呼叫 rawset 來做賦值。

通過一個例子來說明其原理：

local mt = {}
mt.__index = function(t, k)
    print("call index function")
end

mt.__newindex = function(t,k,v)
    print("call new index function")
end

local t = {}
setmetatable(t, mt)

local temp = t.a
t.a = 10

輸出如下：

也就是說，當呼叫表"t"中的元素"a"，卻在表"t"中找不到"a"的時候，會把“t”,“a”做為引數來呼叫“__index”函式。

當賦值表"t"中的元素"a"，卻在表"t"中找不到"a"的時候，會把“t”,“a”,value做為引數來呼叫“__newindex”函式。

"call": 函式呼叫操作 func(args)。 當 Lua 嘗試呼叫一個非函式的值的時候會觸發這個事件 （即 func 不是一個函式）。 查詢 func 的元方法， 如果找得到，就呼叫這個元方法， func 作為第一個引數傳入，原來呼叫的引數（args）後依次排在後面。

通過一個例子來說明其原理：

local mt = {}
mt.__call = function(f,...)
    print("call table like a function", f ,...)
end

local temp = {}
setmetatable(temp, mt)

temp(1,2,3)

輸出如下：

相當於把函式呼叫賦予到了一個非函式型別。

這個元方法比較實用。可以把事件改變成表，可以事先賦予事件上值。還可以當成一個類的建構函式實使用。

 

此外還有一些元方法，書中並沒有歸類到這些事件裡面。我做了一些統計

"mode":弱表屬性，賦予一張表弱引用屬性。（弱表比較有趣，下一篇文章會做說明）

"gc":在物件被GC的時候，會先呼叫元表裡面的“gc”域。

"tostring":當呼叫tostring(obj)的時候，會先查詢obj的元方法中的__tostring，如果有就呼叫，沒有就會列印obj的記憶體位置。比如說上面的。

 "pairs":迭代器的元方法，在執行pairs(t)的時候，會先找表t的元方法“__pairs”，如果有就以t為引數呼叫他，如果沒有，就返回三個值next函式， t已經nil。