【菜狗教程】Lua.02 - 元表和面向对象的模拟

菜狗教程 —— Lua 篇 02

上一篇概述了 Lua 的基本语法，距离实际上使用 Lua 还有很长的距离，第二篇我们就直接上一个大台阶，看看 Lua 的高级用法。

从 table 开始

表（table） 可以说是 Lua 最重要的数据类型，不仅功能丰富，还有很多巧妙的设计，绝对让人眼前一亮。

• table 支持 . 运算符，t.key 等价于 t[key]。
• table 支持 : 运算符，t:func() 等价于 t.func(t)。函数体内部可以用 self 访问 t.

元表（metatable）

meta 这个词在编程中非常常见，顾名思义就可以推测出元表的功能：修改表的行为。

举个例子，一般来说访问表中不存在的 key 无法取到值，Lua 的 table 确实会返回 nil。如果把这个值当成是 function 类型调用，程序就会报错。

t = {}

-- t.mFuncAdd = function(a, b)
--     return a + b
-- end

print(t.mFuncAdd(1, 2))

如果没有注释掉函数定义，输出结果应该是 3，现在的实际运行结果是一个异常：

如果 mFuncAdd 的赋值不在我们可以控制的范围里，又不想程序因此停止，我们可以通过元表修改表的行为，比如让这个表访问不到的 key 默认返回一个空函数替代 nil。

t = {}

-- Lua 中通过 `setmetatable(table, metatable)` 函数给一个表设定元表。
setmetatable(t, {
    __index = function(t, key)
        return function() end
    end
})

print(t.mFuncAdd(1, 2))

成功了，我们通过修改元表的 __index 函数修改了表在找不到 key 时的行为。

此处有一个容易迷惑的点，元表也是一个普通的表，所以每个表都有 __index 字段。要修改 表 的行为，必须修改 它的元表 的 __index 才有效，修改它自己的 __index 是没效果的。

元表支持修改的字段和对应功能如下表：

元方法	说明
__add	重载加法操作符 +
__sub	重载减法操作符 -
__mul	重载乘法操作符 *
__div	重载除法操作符 /
__mod	重载取模操作符 %
__pow	重载幂运算操作符 ^
__unm	重载一元减运算符 -
__concat	重载连接运算符 ..
__len	重载 # 操作符
__eq	重载等于运算符 ==
__lt	重载小于运算符 <
__le	重载小于等于运算符 <=
__index	重载索引访问操作符 []
__newindex	重载赋值操作符 []=
__call	重载函数调用操作符 ()
__tostring	将表转换为字符串

表 + 函数 = 对象

Lua 虽然并不经常独立使用，但嵌入其他语言动态化的部分通常也会包含比较复杂的业务逻辑，毕竟特别简单的逻辑可以通过一些开关实现更简洁的动态化。对于复杂的业务逻辑，使用面向对象的编程思想往往更易于理解，Lua 的实际使用中经常使用 table + function 来模拟对象。

看一个简单的例子：

local obj = { name = "MyObject" }
function obj:toString()
    print("name is "..self.name)
end

-- test
print(obj.name)
print(obj:toString())

我们的目的是模拟一个叫做 Obj 的类，添加了一个成员变量 name 和一个方法 toString。从使用的代码上看，无论是创建对象还是访问成员变量、调用方法，都和面向对象的代码有些相似。

在通过 Lua 动态化一部分业务逻辑的时候，Lua 的「对象」来自其他语言中预构造的表，更进一步可能是业务中一个对象的映射，通过这样的模拟对象，Lua 中的代码会更贴近业务代码，易于理解。

继承和多态

说到面向对象，显然上面的模拟还不够。众所周知，面向对象编程有封装、继承、多态、抽象的特性，模拟对象最多就是做了简单的封装。

第二节的元表并不是乱入的，Lua 通过元表的能力也可以模拟继承和多态。更详细点说，Lua 可以通过修改元表的 __index 实现继承，可以通过表自己定义同名函数覆写元表函数实现多态。

这次我们直接看代码吧，都是前面的知识结合：

-- Base Object
local Obj = { name = "Obj" }
Obj.__index = Obj

function Obj:new(name)
    local self = setmetatable({}, Obj)
    self.name = name
    return self
end

function Obj:toString()
    return self.name
end

local mObj = Obj:new("A")
print(mObj:toString())

-- Person extends Obj
local Person = Obj:new("Obj")
Person.__index = Person

function Person:new(name, age)
    local self = setmetatable({}, self)
    self.name = name
    self.age = age
    return self
end

local person = Person:new('菜狗', 2)
print(person:toString()) -- Obj:toString()

-- override toString
function Person:toString()
    return '{name='..self.name..', age='..self.age..')'
end

print(person:toString()) -- Person:toString()

Person 继承自 Obj，可以直接调用父类的 toString，也可以重写 toString 函数实现自己的逻辑。

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