lua学习：lua中“类”的实现

在之前的面试遇到考用lua实现类的题目。现在就补补这块知识点。

我们都知道Lua中的table是一个对象。拥有状态，拥有self，拥有独立于创建者和创建地的生命周期。

一个类就是一个创建对象的模具。Lua没有类的概念，但我们可以模拟类。

我们首先看看元表和元方法。这两个东西和我们模拟类有关。

Lua 本身是函数式的语言，但借助 metatable （元表）这个强大的工具，Lua 实现操作符重载易如反掌。就像两个表相加，只要我们在元表中写上__add方法就可以实现了。

1. meta={
2. __add=function(op1,op2)
3. op = {}
4. op.x = op1.x + op2.x
5. op.y = op1.y + op2.y
6. return op
7. end
8. }
9. a={x=1,y=1}
10. setmetatable(a,meta)
11. b={x=3,y=4}
12. c = a + b
13. print(c.x, c.y) -- 输出 4，5 建立自己的类

通过这个方法，我们可以定义“类”的构造函数，析构函数。

除了与操作符重载有关的元方法以外，要建立自己的类，我们不得不认识另外一个元方法，它就是大名鼎鼎的“__index”。当表格搜寻成员未果的时候，Lua 会触发它，__index 所指向的元方法，元方法所返回的结果就成为了搜寻结果。如果没有这个元方法，那么访问结果为nil。__index元方法还可以直接为一张表（细数起来，这可是张表中表中表了)。

我们就用《Lua程序设计第二版》书中的例子说说Lua有关继承的典型示例吧。

假设要创建一些描述窗口的table，每个table中必须描述一些窗口参数，例如位置、大小及主题颜色等。所有这些参数都有默认值，因此希望在创建窗口对象时可以仅指定那些不同于默认值的参数。我们让新窗口从一个原型窗口处继承所有不存在的字段。首先，声明一个原型和一个构造函数，构造函数创建新的窗口，并使它们共享一个元表：

1. Window = {} --创建一个名字空间
2. --使用默认值来创建一个原型
3. Window.prototype = {x=0,y=0,width=100,height=100}
4. Window.mt = {} --创建元表
5. --声明构造函数
6. function Window.new(o)
7. setmetatable(o,Window.mt)
8. return o
9. end

现在，来定义__index元方法：

1. Window.mt.__index = function(table,key)
2. return Window.prototype[key]
3. end

在这段代码之后，创建一个新窗口，并查询一个它没有的字段：

1. w = Window.new{x=10,y=20}
2. print(w.width) -->100

若Lua检测到w中没有某字段，但在其元表中却有一个__index字段，那么Lua就会以w(table)和"width"（不存在的key）来调用这个__index元方法。随后元方法用这个key来索引原型table，并返回结果。

在Lua中，将__index元方法用于继承是很普遍的方法，因此Lua还提供了一种更便捷的方式来实现此功能。__index元方法不必一定是一个函数，它还可以是一个table。当它是一个函数时，Lua以table和不存在的key作为参数来调用该函数，这就如同上述内容。而当它是一个table时，Lua就以相同的方式来重新访问这个table。因此，前例中__index的声明可以写为：

1. Window.mt.__index = Window.prototype

我们现在可以写一个简历的类了：

1. A = {x=0,y=0}
2. --这句是重定义元表的索引，必须要有，
3. A.__index = A
4. --模拟构造体，一般名称为new()
5. function A:new(x,y)
6. local self = {}
7. setmetatable(self, A)   --必须要有
8. self.x = x
9. self.y = y
10. return self
11. end
12. function A:test()
13. print(self.x,self.y)
14. end
15. objA = A:new(1,2)
16. objA:test()
17. print(objA.x,objA.y)

那这个类怎样被继承？

假设有一个基类A：

1. A = {}
2. function A:new(o)
3. o = o or {}
4. setmetatable(o,self)
5. self.__index = self
6. return o
7. end
8. function A:funName()
9. print('A')
10. end

若想从这个类派生出一个子类B，以使其能打印出类名。则先需要创建一个空的类，从基类继承所有的操作：

1. B = A:new()

直到现在，B还只是A的一个实例。如下所示：

1. s = B:new()

B从A中继承了new，就像继承其他方法一样。不过这次new在执行时，它的self参数表示为B。因此，s的元表为B，B中字段__index的值也是B。s继承自B，而B又继承自A。当B重写funName()函数：

1. function B:funName()
2. print('B')
3. end

现在调用

1. s:funName()

输出的是B。