概述

lua本身没有提供类似C++虚函数机制,调用的父类方法调用虚函数可能会出现问题。

问题分析

分析这段代码和输出

local Gun = {}
-- 示例,实际应用还要考虑构造,虚表等情况
function LuaClass(Class, Parent)
setmetatable(Class, {__index = Parent})
Class._Super = Parent
end function Gun:Attack()
print("开始攻击");
self:Load()
self:Fire()
end function Gun:Load()
print("装弹");
end function Gun:Fire()
print("开枪");
end Gun:Attack(); local Cannon = {}
LuaClass(Cannon, Gun) function Cannon:Attack()
print("大炮开始攻击")
self._Super:Attack()
end function Cannon:Fire()
print("开炮")
end
print("-------------------------------------")
Cannon:Attack()

输出:



红线圈出的地方虚函数调用错误,应该打印"开炮"。

使用元表来面向对象时,要注意__index元方法的语义:

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 键。如果__index包含一个表格,Lua会在表格中查找相应的键

如果__index包含一个函数的话,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

可知__index只是提供一种递归的查询方式,其中并未包含虚函数的调用机制。



Gun:Attack() 等价于 Gun.Attack(self)

self._Super:Attack() 等价于 Gun.(Gun) 注意self._Super = Gun

所以调用父类Attack函数中,self的语义是Gun这张表,后面调用的就一直是Gun方法,所以最好调用的是Gun的Fire,而不是Cannon的Fire。

解决方案

使用指针指向调用函数的表,在调用父类的方法时,使父类的self的语义是调用者。

注意这种实现和C++的虚函数调用思路是不一样的,细节请参考我的另一篇文章:

跳转链接:c++虚函数表、多态

替换问题分析中的LuaClass方法

function LuaClass(Class, Parent)
local FindVal = function(InClass, Key)
local Raw = rawget(InClass, Key)
if nil ~= Raw then
return Raw, InClass
end
if nil ~= InClass.__Base then
return FindVal(InClass.__Base, Key)
end
end Class.__Base = Parent
Class.__ClassPtr = Class local Index = function(_, Key)
local Val, ClassPtr = FindVal(Parent, Key)
if nil == Val then
return
end Class.__ClassPtr = ClassPtr
return Val
end setmetatable(Class, {__index = Index}) local SuperIndex = function(_, Key)
return function(_, ...)
local OriClassPtr = Class.__ClassPtr
if nil == OriClassPtr.__Base then
return
end
local Val, ClassPtr = FindVal(OriClassPtr.__Base, Key)
if nil == Val then
return
end
Class.__ClassPtr = ClassPtr
local Ret = {Val(Class, ...)}
Class.__ClassPtr = OriClassPtr
return table.unpack(Ret)
end
end Class._Super = setmetatable({}, {__index = SuperIndex})
end

输出:

  • 在__index元方法查询的时候,标记当前调用方法所在的表。
  • 在_Super的元表__index元方法查询的时候,找到标记表的方法,使用Class表作为第一个参数self传入。

备注

  • 支持虚函数有性能开销,可以在LuaClass加个参数控制是否支持虚函数。

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