Lua 之面向对象编程

Lua并不是为面向对象而设计的一种语言,因此,仅从原生态语法上并不直接支持面向对象编程,但Lua的设计中仍然包含了很多面向对象的思想,理解它们也更有助于理解Lua自身的一些高级机制。

对象

Lua中的table就是一种对象,它可以有函数字段。在面向对象(Object Oriented)编程中,对象的方法(method)通常使用self(或this)参数标识对象自身,在Lua中也可以使用冒号(:)实现类似的功能,如下面的例子:

Account = {balance=}

function Account:withdraw1(v)
self.balance = self.balance - v
end function Account.withdraw2(self, v)
self.balance = self.balance - v
end Account:withdraw1()
print(Account.balance) Account.withdraw2(Account, )
print(Account.balance)

上面的例子中,withdraw1使用了冒号,隐式使用了self参数;而withdraw2使用了点语法,显式使用self参数;

可以看出,冒号的作用是在一个方法定义中添加一个额外的隐藏参数(self),以及在一个方法调用中添加一个额外的实参。

在C++、python等这样的OO语言中,使用class的语法来创建object(或instance),即每个对象都是特定类的实例。

而在Lua中没有类的概念,也就是说对象是没有类型的,那么要如何创建多个具有类似行为的对象呢?

答案是通过元表的__index元方法,将一个table的__index元方法设置为另一个table,那么后者的方法就被前者继承了。

一个例子:

Humman = {age=}

function Humman:SetAge(v) self.age=v end
function Humman:GetAge() return self.age end Chinese = {}
setmetatable(Chinese, {__index = Humman}) Chinese:SetAge(76.3)
print(Chinese:GetAge())

上面的例子中,Chinese会在Humman查找它自己不存在的方法。

甚至可以模仿构造函数的方式来创建对象:

class = {doc='hello'}

function class:new(obj)
obj = obj or {}
setmetatable(obj, self)
self.__index = self
return obj
end local a1 = class:new()
print(a1.doc)

这里名为class的这个table就充当了类的作用,通过调用它的new方法,就能返回一个跟它具有类似行为的对象,正如例子中所示,a1对象继承了class的所有字段。

继承

在OO编程思想中,另外一个重要的概念就是继承与派生,即允许由父类派生子类,除了继承基类的行为,子类还可以定义自己独有的行为。

Lua中实现这种特性,仍然是利用了__index元方法的性质——仅在自身没有索引字段时,才会使用__index元方法的返回结果。

一个例子:

Humman = {age=}

function Humman:SetAge(v) self.age=v end
function Humman:GetAge() return self.age end function Humman:new(obj)
obj = obj or {}
setmetatable(obj, self)
self.__index = self
return obj
end Chinese = Humman:new() function Chinese:SetAge(v) self.age = v*0.9 end Beijing = Chinese:new{city='bj'} Beijing:SetAge()
print(Beijing:GetAge()) --

例子中,Chinese继承自Humman,但它重新定义了SetAge方法,而在Beijing这个对象中调用SetAge时,首先查找Chinese,找不到才继续查找 Humman,所以这里,时Chinese的SetAge方法生效了。

上面提供的继承实现思路是将派生类的__index元方法置为代表基类的table,如果要实现多继承,这种方法就不可行了。多继承要求把__index实现为一个函数,它需要遍历所有基类的字段。

一个例子:

parent1 = {a="hello"}
parent2 = {b="world"} local function search(field, parents)
for i=, #parents do
local v = parents[i][field]
if v then return v end
end
end function createClass(...) local c = {}
local parents = {...} setmetatable(c, {__index=function(t, field) return search(field, parents) end} )
c.__index = c function c:new(o)
o = o or {}
setmetatable(o, c)
return o
end return c
end c = createClass(parent1, parent2)
print(c.a) -- hello
print(c.b) -- world

访问权限

我们知道C++的类中,每个成员都有一个访问标签:public、private、protected,通过访问标签来限定对象中每个成员是否对外可见。而通常的做法是将数据成员标记为private,将函数成员标记为public。

前面介绍过Lua的对象是通过table实现的,而table的每个字段都可以直接通过索引访问,因此lua并不打算直接提供对其内部字段访问权限的控制机制。但如果我们一定要让lua对象也实现访问控制,也是有办法的。

一个例子:

function Humman(initialAge)

    local self = {age=initialAge}

    local SetAge = function(v) self.age=v end
local GetAge = function() return self.age end return {GetAge=GetAge, SetAge=SetAge} end Chinese = Humman()
print(Chinese.GetAge()) -- Chinese.SetAge()
print(Chinese.GetAge()) --

上例中,Humman是一个工厂函数,使用它创建了一个Chinese对象。在Humman内部,将类的状态(需要保护的类成员)赋给了一个局部变量,并将类的方法(即类的对外接口)作为一个table返回给了Chinese对象,之后Chinese对象只能通过返回的方法间接操作Humman类的状态,而无法直接访问到它们。

单一方法(single-method)对象

当对象只有一个方法时,将这个单独的方法作为对象返回。比如,一个具有状态的迭代器就是单一方法对象。

单一方法对象还有一种情况,它根据某个参数来完成不同的操作,实现一个类似调度器的功能,例如:

function newObject(value)

    return function(action, v)
if action == "get" then return value;
elseif action == "set" then value = v
else error("invalid action")
end
end
end d = newObject()
print(d("get")) d("set", )
print(d("get"))

上面的例子中,返回的单一方法对象用一个closure。

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