openresty开发系列22--lua的元表


举个例子，在 Lua table 中我们可以访问对应的key来得到value值，但是却无法对两个 table 进行操作。

那如何计算两个table的相加操作a+b？

local t1 = {1,2,3}
local t2 = {4,5,6}

local t3 = t1 + t2   ---->  {1,2,3,4,5,6}

类似java的一些操作重载

这种类似的需求，lua 提供了元表(Metatable)和元方法，允许我们改变table的行为，每个行为关联了对应的元方法。

1）setmetatable(table,metatable): 对指定table设置元表(metatable)，
如果元表(metatable)中存在__metatable键值，setmetatable会失败 。

2）getmetatable(table): 返回对象的元表(metatable)。

mytable = {}                          -- 普通表
mymetatable = {}                      -- 元表
setmetatable(mytable,mymetatable)     -- 把 mymetatable 设为 mytable 的元表

等价于：
mytable = setmetatable({},{})

返回对象元表：
getmetatable(mytable)                 -- 返回mymetatable


元方法的命名都是以 __ 两个下划线开头。

一）__index 元方法
对表读取索引一个元方法

这是 metatable 最常用的键。

当你通过键来访问 table 的时候，如果这个键没有值，那么Lua就会寻找该table的metatable（假定有metatable）
中的__index元方法。如果__index是一个表，Lua会在表格中查找相应的键。

local t = {}              -- 普通表t为空
local other = {foo = 2}   -- 元表 中有foo值
setmetatable(t,{__index = other})     -- 把 other 设为 t 的元表__index
print(t.foo);  ---输出 2
print(t.bar);  ---输出nil

t.foo为什么会输出2，就是因为我们重写了__index索引的重载，lua在执行中如果t中没有foo，
就会在他的元表中__index中去找，__index等于other，就输出2。

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如果我们把t设置一下foo的值为3，在看看结果
local t = {foo = 3 }                  -- 普通表t为空
local other = {foo = 2}               -- 元表 中有foo值
setmetatable(t,{__index = other})     -- 把 other 设为 t 的元表__index
print(t.foo);  ---输出 3
print(t.bar);  ---输出nil

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如果__index赋值为一个函数的话，Lua就会调用那个函数，table和键会作为参数传递给函数。
__index 元方法查看表中元素是否存在，如果不存在，返回结果为 nil；如果存在则由 __index 返回结果。

local t = {key1 = "value1" }            
local function metatable(mytable,key)
   if key == "key2" then
      return "metatablevalue"
   else
      return nil
   end
end
setmetatable(t,{__index = metatable})     
print(t.key1);
print(t.key2);  
print(t.key3);  

分析：

print(t.key1);  ---这个输出value1 ，是因为t表中有此key
print(t.key2);  ---这个输出metatablevalue，是因为t表中没有此key，就会调用t的元表中的元方法__index，
                ---这是__index是个函数，就会执行这个函数，传t表和key值这两个参数到此函数，
                ---函数体中判断有此key2 就输出metatablevalue；

print(t.key3);  ---这个输出nil，是因为t表没有，元方法__index函数中 对key3返回nil值

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总结：lua对表索引取值的步骤

Lua查找一个表元素时的规则，其实就是如下3个步骤:
1.在表中查找，如果找到，返回该元素，找不到则继续步骤2
2.判断该表是否有元表，如果没有元表，返回nil，有元表则继续步骤3。
3.判断元表有没有__index元方法，如果__index方法为nil，则返回nil；
  如果__index方法是一个表，则重复1、2、3；
  如果__index方法是一个函数，则执行该函数，得到返回值。


二）__newindex 元方法

__newindex 元方法用来对表更新，__index则用来对表访问 。

当你给表进行索引进行赋值，但此索引不存在；lua会查找是否有元表，有元表就会查找__newindex 元方法是否存在：
如果存在则调用__newindex的值进行执行操作，但不会对原表进行赋值操作。

以下实例演示了 __newindex 元方法的应用：

mymetatable = {}
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __newindex = mymetatable })

print("mytable.key1=",mytable.key1)
mytable.newkey = "新值2"

print("mytable.newkey=",mytable.newkey)
print("mymetatable.newkey=",mymetatable.newkey)

mytable.key1 = "新值1"
print("mytable.key1=",mytable.key1)
print("mymetatable.key1=",mymetatable.key1)

以上实例中表设置了元方法 __newindex
在对新索引键（newkey）赋值时（mytable.newkey = "新值2"），会调用元方法，而对mytable原表不进行赋值。
而对mytable已存在的索引键（key1），则会进行赋值，而不调用元方法 __newindex。

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如果我们要对原来的table进行赋值，那我们就可以用rawset；；__newindex函数会传三个参数，
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
    __newindex = function(t,k,v)    ---第一个参数为table，第二个参数为key，第三个参数为value
        rawset(t,k,v);
    end
})
mytable.key1 = "new value"
mytable.key2 = 4
print("mytable.key1=",mytable.key1)
print("mytable.key2=",mytable.key2)

key2原本是不再mytable表中的，通过元方法__newindex中函数使用了rawset，就可以对原table进行赋值。

三）为表添加操作符“+”

我们这里定义“+”这元方法，把它定义为两个table相连
如
t1={1,2,3}  
t2={4,5,6}
t1 + t2 相加的结果，我们想得到的是 {1,2,3,4,5,6}
那我们如何写元表？
“+”对应的元方法为__add

local function add(mytable,newtable)
    local num = table.maxn(newtable)
    for i = 1, num do
      table.insert(mytable,newtable[i])
  end
  return mytable
end

local t1 = {1,2,3}
local t2 = {4,5,6}

setmetatable(t1,{__add = add})

t1 = t1 + t2

for k,v in ipairs(t1) do
    print("key=",k," value=",v)
end

这样我们就实现了两个table相加


以下是我们的操作符对应关系
模式                    描述
__add                 对应的运算符 '+'.
__sub                 对应的运算符 '-'.
__mul                 对应的运算符 '*'.
__div                 对应的运算符 '/'.
__mod                 对应的运算符 '%'.
__unm                 对应的运算符 '-'.
__concat              对应的运算符 '..'.
__eq                  对应的运算符 '=='.
__lt                  对应的运算符 '<'.
__le                  对应的运算符 '<='.


四）__call元方法
__call元方法在 Lua 调用一个值时调用。以下实例演示了计算两个表中所有值相加的和：

类似的 t();类似函数调用

local function call(mytable,newtable)
    local sum = 0
    local i
    for i = 1, table.maxn(mytable) do
        sum = sum + mytable[i]
    end
    for i = 1, table.maxn(newtable) do
        sum = sum + newtable[i]
    end
    return sum
end
local t1 = {1,2,3}
local t2 = {4,5,6}
setmetatable(t1,{__call = call})

local sum = t1(t2)     
print(sum)


五）__tostring 元方法
__tostring 元方法用于修改表的输出行为。以下实例我们自定义了表的输出内容，把表中所有的元素相加输出：
local t1 = {1,2,3}

setmetatable(t1,{
    __tostring = function(mytable)
        local sum = 0
        for k, v in pairs(mytable) do
            sum = sum + v
        end
        return "all value sum =" .. sum
    
    end
})
print(t1)    ----print方法会调用table的tostring元方法   

到此我们的元表 和 元方法 就讲完了，这个是需要大家自己动手去测试体验的。要有领悟能力



六）点号与冒号操作符的区别

local str = "abcde"
print("case 1:", str:sub(1, 2))
print("case 2:", str.sub(str, 1, 2))

执行结果
case 1: ab
case 2: ab

冒号操作会带入一个 self 参数，用来代表 自己。而点号操作，只是 内容 的展开。
在函数定义时，使用冒号将默认接收一个 self 参数，而使用点号则需要显式传入 self 参数。
obj = { x = 20 }
function obj:fun1()
    print(self.x)
end
等价于
obj = { x = 20 }
function obj.fun1(self)
    print(self.x)
end
注意：冒号的操作，只有当变量是类对象时才需要。