Lua 元表(Metatable)学习笔记

什么是元表？

在 Lua 中，每个值都可以有一个元表（metatable）。元表是一个 Lua 表，其中存储了一些元方法（metamethods）。当 Lua 需要对一个值执行特定的操作时，如果该值具有元表，则会查找元表中是否有对应操作的元方法。如果找到了对应的元方法，Lua 就会调用该元方法来完成操作。

如何设置元表？

通过 Lua 的 setmetatable 函数可以设置一个值的元表。setmetatable 函数接受两个参数：第一个参数是需要设置元表的值，第二个参数是元表。例如：

Copy Code
local t1 = {1, 2, 3}
local mt = {}
setmetatable(t1, mt)

上述代码创建了一个名为 t1 的表，并将其元表设置为 mt。

常用的元方法

Lua 中定义了许多元方法，以下是一些常用的元方法及其作用：

__index：用于在访问一个表中不存在的字段时，返回一个默认值。
__newindex：用于在给表中不存在的字段赋值时，执行一些额外的逻辑。
__add：用于两个值相加时的操作。
__sub：用于两个值相减时的操作。
__mul：用于两个值相乘时的操作。
__div：用于两个值相除时的操作。
__mod：用于两个值取模时的操作。
__pow：用于计算一个值的 n 次方时的操作。
__tostring：用于将一个值转换为字符串时的操作。

以下是一个元表示例：

Copy Code
meta = {
    __index = function(table, key)
        print("accessing unknown field '" .. key .. "'")
        return 0
    end,
    __newindex = function(table, key, value)
        if key == "name" then
            print("set name to '" .. value .. "'")
        else
            print("set unknown field '" .. key .. "' to '" .. tostring(value) .. "'")
        end
        rawset(table, key, value)
    end,
    __add = function(a, b)
        return a + b
    end,
    __tostring = function(a)
        return "Value:" .. a
    end
}

t1 = {}
setmetatable(t1, meta)
t1.a = 1
t1.b = 2
t1.name = "test"
print(t1.a, t1.b, t1.c)
print(t1.name)
print(t1 + 1)
print(t1)

上述代码中，创建了一个名为 meta 的元表，并设置了其 __index、__newindex、__add 和 __tostring 等元方法。通过 setmetatable 函数将 t1 的元表设置为 meta。

当访问 t1 中不存在的字段 c 时，会触发 __index 元方法，输出 "accessing unknown field 'c'" 并返回默认值 0。当给 t1 中不存在的字段 d 赋值时，会触发 __newindex 元方法，输出 "set unknown field 'd' to '4'"。当给 t1 的 name 字段赋值时，会触发 __newindex 元方法，输出 "set name to 'test'"。当计算 t1 加 1 的结果时，会触发 __add 元方法，输出 2。当将 t1 转换为字符串时，会触发 __tostring 元方法，输出 "Value:table: 0x7fd2f0800480"。