什么是Metatable

Lua中Metatable這個(gè)概念, 國內(nèi)將他翻譯為元表. 元表為重定義Lua中任意一個(gè)對象(值)的默認(rèn)行為提供了一種公開入口. 如同許多OO語言的操作符重載或方法重載. Metatable能夠?yàn)槲覀儙矸浅ｌ`活的編程方式.

具體的說, Lua中每種類型的值都有都有他的默認(rèn)操作方式, 如, 數(shù)字可以做加減乘除等操作, 字符串可以做連接操作, 函數(shù)可以做調(diào)用操作, 表可以做表項(xiàng)的取值賦值操作. 他們都遵循這些操作的默認(rèn)邏輯執(zhí)行, 而這些操作可以通過Metatable來改變. 如, 你可以定義2個(gè)表如何相加等.

看一個(gè)最簡單的例子, 重定義了2個(gè)表的加法操作. 這個(gè)例子中將c的__add域改寫后將a的Metatable設(shè)置為c, 當(dāng)執(zhí)行到加法的操作時(shí), Lua首先會檢查a是否有Metatable并且Metatable中是否存在__add域, 如果有則調(diào)用, 否則將檢查b的條件(和a相同), 如果都沒有則調(diào)用默認(rèn)加法運(yùn)算, 而table沒有定義默認(rèn)加法運(yùn)算, 則會報(bào)錯(cuò).

--定義2個(gè)表 
a = {5, 6} 　　b = {7, 8} 　　
--用c來做Metatable 　　
c = {} 　　
--重定義加法操作 　　
c.__add = function(op1, op2) 　　
for _, item in ipairs(op2) do 　　
table.insert(op1, item) 　　end 　　
return op1 　　end 　　
--將a的Metatable設(shè)置為c 　　
setmetatable(a, c) 　　
--d現(xiàn)在的樣子是{5,6,7,8} 　　d = a + b 

有了個(gè)感性的認(rèn)識后, 我們看看Metatable的具體特性.

　　Metatable并不神秘, 他只是一個(gè)普通的table, 在table這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中, Lua定義了許多重定義這些操作的入口. 他們均以雙下劃線開頭為table的域, 如上面例子的__add. 當(dāng)你為一個(gè)值設(shè)置了Metatable, 并在Metatable中設(shè)置了重寫了相應(yīng)的操作域, 在這個(gè)值執(zhí)行這個(gè)操作的時(shí)候就會觸發(fā)重寫的自定義操作. 當(dāng)然每個(gè)操作都有每個(gè)操作的方法格式簽名, 如__add會將加號兩邊的兩個(gè)操作數(shù)做為參數(shù)傳入并且要求一個(gè)返回值. 有人把這樣的行為比作事件, 當(dāng)xx行為觸發(fā)會激活事件自定義操作.

　　Metatable中定義的操作add, sub, mul, div, mod, pow, unm, concat, len, eq, lt, le, tostring, gc, index, newindex, call...

　　在Lua中任何一個(gè)值都有Metatable, 不同的值可以有不同的Metatable也可以共享同樣的Metatable, 但在Lua本身提供的功能中, 不允許你改變除了table類型值外的任何其他類型值的Metatable, 除非使用C擴(kuò)展或其他庫. setmetatable和getmetatable是***一組操作table類型的Metatable的方法.

　　Metatable與面向?qū)ο?/p>

　　Lua是個(gè)面向過程的語言, 但通過Metatable可以模擬出面向?qū)ο蟮臉幼? 其關(guān)鍵就在于__index這個(gè)域. 他提供了表的索引值入口. 這很像重寫C#中的索引器, 當(dāng)表要索引一個(gè)值時(shí)如table[key], Lua會首先在table本身中查找key的值, 如果沒有并且這個(gè)table存在一個(gè)帶有__index屬性的Metatable, 則Lua會按照__index所定義的函數(shù)邏輯查找. 仔細(xì)想想, 這不正為面向?qū)ο笾械暮诵乃枷肜^承, 提供了實(shí)現(xiàn)方式么. Lua中實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆绞椒浅６? 但無論哪種都離不開__index.

　　這個(gè)例子中我使用了ProgrammingInLua中的實(shí)現(xiàn)OO的方式, 建立了Bird(鳥)對象, 擁有會飛的屬性, 其他鳥對象基于此原型, Ostrich(鴕鳥)是鳥的一種但不會飛. 結(jié)果很明顯, Bird和Ostrich分別有獨(dú)立的狀態(tài).

local Bird = {CanFly = true} 
　　function Bird:New() 
　　local b = {} 
　　setmetatable(b, self) 
　　selfself.__index = self 
　　return b 
　　end 
　　local Ostrich = Bird:New() --Bird.CanFly is true, Ostrich.CanFly is true 
　　Ostrich.CanFly = false --Bird.CanFly is true, Ostrich.CanFly is false 

__newindex與__index相對應(yīng), 在對table的key做更新時(shí)觸發(fā). 可以使用rawset和rawget對table的key操作來跳過這些事件的觸發(fā).

調(diào)用與截獲

Java與C#中需要費(fèi)不少周折來實(shí)現(xiàn)動態(tài)代理和AOP, 類似這樣的功能在Lua中確很簡單, 雖然被限制了很多, 但你依然能夠感受到Lua的靈活. 這就是__call操作, 當(dāng)值被調(diào)用時(shí)觸發(fā).

這里我將table類型的a做了一個(gè)函數(shù)方式的調(diào)用a(), 會觸發(fā)__call. 另一個(gè)應(yīng)用示例可以參見我的另一篇文章Lua中實(shí)現(xiàn)事件機(jī)制

a = {} 　　
function a:Func() 　　
print("simonw") 　　
end 　　
c = {} 　　
c.__call = function(t, ) 　　
print("Start") 　　
t.Func() 　　
print("End") 　　end 　　
setmetatable(a, c) 　　
a() 　　
--[[ 　　
Start 　　
simonw 　　
End 　　]] 

這里的示例都是以最簡單的方式展現(xiàn), 以便能更清晰的描述核心, 更多的資料以及具體應(yīng)用請參考Programming In Lua和Lua參考手冊。

原文鏈接：http://tech.it168.com/j/2008-02-15/200802151323663.shtml