Lua 元表(Metatable)

在 Lua 中，元表（metatable）是一种强大的特性，它允许你定义表的行为。元表可以让你控制表的操作，比如索引、赋值、长度计算等。元表通过设置特定的元方法来实现这些行为。

元表的概念

每个 Lua 表都可以关联一个元表。当 Lua 解释器遇到某些表操作时，它会查看表的元表是否定义了相应的元方法。如果定义了，那么 Lua 将使用元方法来执行操作；如果没有定义，那么 Lua 将使用默认的行为。

元方法

元表中可以定义以下元方法：

• __index: 当尝试访问表中不存在的键时调用。
• __newindex: 当尝试给表中不存在的键赋值时调用。
• __mode: 设置表的索引模式，例如只读或只写。
• __metatable: 控制元表本身的访问。
• __len: 当使用 # 运算符获取表长度时调用。
• __tostring: 当使用 tostring 函数转换表为字符串时调用。
• __eq: 当使用 == 比较两个表时调用。
• __add, __sub, __mul, __div, __mod, __unm, __pow, __concat: 对应的算术和逻辑运算符。
• __call: 当表作为函数调用时调用。

创建元表

你可以使用 setmetatable 函数来给一个表设置元表。

示例

local t = {1, 2, 3}
local mt = {}  -- 元表

setmetatable(t, mt)
1
2
3
4

示例：使用 __index 和 __newindex

下面的示例展示了如何使用 __index 和 __newindex 来扩展表的行为。

local t = {}
local mt = {}

mt.__index = function(t, key)
    return "Default value for " .. key
end

mt.__newindex = function(t, key, value)
    print("Setting " .. key .. " to " .. value)
end

setmetatable(t, mt)

print(t.x)  -- 输出 "Default value for x"
t.y = 10    -- 输出 "Setting y to 10"
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

示例：使用 __len

下面的示例展示了如何使用 __len 来自定义表的长度。

local t = {1, 2, 3}
local mt = {}

mt.__len = function(t)
    return 100  -- 假设表总是有 100 个元素
end

setmetatable(t, mt)

print(#t)  -- 输出 100
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

示例：使用 __eq

下面的示例展示了如何使用 __eq 来自定义表的比较。

local t1 = {1, 2, 3}
local t2 = {1, 2, 3}
local mt = {}

mt.__eq = function(t1, t2)
    if t1 == t2 then
        return true
    else
        return false
    end
end

setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)

print(t1 == t2)  -- 输出 false
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

示例：使用 __tostring

下面的示例展示了如何使用 __tostring 来自定义表的字符串表示。

local t = {1, 2, 3}
local mt = {}

mt.__tostring = function(t)
    local str = "{"
    for i, v in ipairs(t) do
        str = str .. v .. ", "
    end
    str = str .. "}"
    return str
end

setmetatable(t, mt)

print(tostring(t))  -- 输出 "{1, 2, 3, }"
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

示例：使用 __metatable

下面的示例展示了如何使用 __metatable 来控制元表的访问。

local t = {}
local mt = {}

mt.__metatable = function(t)
    error("Cannot access metatable")
end

setmetatable(t, mt)

-- 下面的代码会抛出错误
-- local m = getmetatable(t)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

示例：使用 __call

下面的示例展示了如何使用 __call 来使表像函数一样被调用。

local t = {}
local mt = {}

mt.__call = function(t, a, b)
    return a + b
end

setmetatable(t, mt)

local result = t(10, 20)  -- 调用表 t
print(result)  -- 输出 30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

这些是在 Lua 中使用元表的基本概念和示例。元表可以让你更加灵活地控制表的行为，从而实现更高级的功能。如果您需要更详细的解释或有其他问题，请随时提问！