【游戏开发】小白学Lua——从Lua查找表元素的过程看元表、元方法

引言

在上篇博客中，我们简单地学习了一下Lua的基本语法。其实在Lua中有一个还有一个叫元表的概念，不得不着重地探讨一下。元表在实际地开发中，也是会被极大程度地所使用到。本篇博客，就让我们从Lua查找表元素的过程，来探讨学习一下Lua中的元表。

一、什么是元表

在Lua table中我们可以访问对应的key来得到value值，但是却无法对两个table进行操作。因此Lua 提供了元表(Metatable)，允许我们改变table的行为，每个行为关联了对应的元方法。通俗来说，元表就像是一个“操作指南”，里面包含了一系列操作的解决方案，例如__index方法就是定义了这个表在索引失败的情况下该怎么办，__add方法就是告诉table在相加的时候应该怎么做。这里面的__index，__add就是元方法，下面我们详细解读一下元方法。

二、什么是元方法

通过上面的知识，我们知道了通过使用元表可以定义Lua如何计算两个table的相加操作。当Lua试图对两个表进行相加时，先检查两者之一是否有元表，之后检查是否有一个叫"__add"的字段，若找到，则调用对应的值。"__add"等即时字段，其对应的值（往往是一个函数或是table）就是"元方法"。很多人对Lua中的元表和元方法都会有一个这样的误解：“如果A的元表是B，那么如果访问了一个A中不存在的成员，就会访问查找B中有没有这个成员”。如果说这样去理解的话，就大错特错了，实际上即使将A的元表设置为B，而且B中也确实有这个成员，返回结果仍然会是nil，原因就是B的__index元方法没有赋值。别忘了我们之前说过的：“元表是一个操作指南”，定义了元表，只是有了操作指南，但不应该在操作指南里面去查找元素，而__index方法则是“操作指南”的“索引失败时该怎么办”。下面我们通过几段实际的代码来看一下Lua的表元素的查找过程以便更深入地体会上述这些概念。

下面是一些Lua表中可以重新定义的元方法：

__add(a, b) --加法
__sub(a, b) --减法
__mul(a, b) --乘法
__div(a, b) --除法
__mod(a, b) --取模
__pow(a, b) --乘幂
__unm(a) --相反数
__concat(a, b) --连接
__len(a) --长度
__eq(a, b) --相等
__lt(a, b) --小于
__le(a, b) --小于等于
__index(a, b) --索引查询
__newindex(a, b, c) --索引更新（PS：不懂的话，后面会有讲）
__call(a, ...) --执行方法调用
__tostring(a) --字符串输出
__metatable --保护元表

三、Lua的表元素查找机制

众所周知，Lua的表本质其实是个类似Dictionary的东西，其元素是很多的Key-Value键值对。如果尝试访问了一个表中并不存在的元素时，就会触发Lua的一套查找机制，Lua也是凭借这个机制来模拟了类似“类”的行为。下面是一段简单地访问表中元素的代码：

myTable = {
    prop1 = 'Property',
}
print (myTable.prop1)
print (myTable.prop2)　　--打印不存在的成员prop2

稍微有些Lua语法的同学，一看就可以看出，上面的输出结果为：Property  nil 。输出为nil的原因很简单，myTable中并没有prop2这个成员，这符合我们平时操作Dictionary的习惯。但对于Lua的表，如果myTable有元表和元方法，情况就不同了。下面我们再看一下设置了元表和元方法的代码：

father = {
    prop1=
}
son = {
    prop2=
}
setmetatable(son, father) --把son的metatable设置为father
print (son.prop1) 

执行输出的结果仍然为：nil，这正印证了上面所说的，只设置元表是不管用的。再来看看同时设置元表和对应的元方法的代码：

father = {
    prop1=
}
father.__index = father -- 把father的__index方法指向它本身
son = {
    prop2=
}
setmetatable(son, father) --把son的metatable设置为father
print (son.prop1)

执行输出的结果为：1。

结合上述的几个小例子，我们再来解释一下__index元方法的含义：在上面的例子中，当访问son.prop1时，son中是没有prop1这个成员的。接着Lua解释器发现son设置了元表：father，（需要注意的是：此时Lua并不是直接在fahter中找到名为prop1的成员，而是先调用father的__index方法），如果__index方法为nil，则直接返回nil。如果__index指向了一张表（上面的例子中father的__index指向了自己本身），那么就会到__index方法所指向的这个表中去查找名为prop1的成员。最终，我们在father表中找到了prop1成员。这里的__index方法除了可以是一个表，也可以是一个函数，如果是函数的话，__index方法被调用时会返回该函数的返回值。

Lua查找一个表元素的规则可以归纳为如下几个步骤：

• Step1:在表自身中查找，如果找到了就返回该元素，如果没找到则执行Step2；
• Step2:判断该表是否有元表（操作指南），如果没有元表，则直接返回nil，如果有元表则继续执行Step3；
• Step3:判断元表是否设置了有关索引失败的指南（__index元方法），如果没有(__index为nil)，则直接返回nil；如果有__index方法是一张表，则重复执行Step1->Step2->Step3；如果__index方法是一个函数，则返回该函数的返回值

作者：马三小伙儿
出处：http://www.cnblogs.com/msxh/p/7745553.html
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