Lua元表與元方法實例講解

2024-07-21 23:04:09

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Lua中提供的元表（metatable）與元方法（metamethod）是一種非常重要的語法，metatable主要用于做一些類似于C++重載操作符式的功能。

Lua中提供的元表是用于幫助lua變量完成某些非預定義功能的個性化行為，如兩個table的相加，通過讓兩者指向同一元表并修改該元表的元方法可以實現該功能。

任何table都可以成為任何值的元表，而一組相關的table也可以共享一個元表。

一些MetaMethod：

復制代碼代碼如下:

	
	__add(a, b)                     對應表達式 a + b
	__sub(a, b)                     對應表達式 a - b
	__mul(a, b)                     對應表達式 a * b
	__div(a, b)                     對應表達式 a / b
	__mod(a, b)                     對應表達式 a % b
	__pow(a, b)                     對應表達式 a ^ b
	__unm(a)                        對應表達式 -a
	__concat(a, b)                  對應表達式 a .. b
	__len(a)                        對應表達式 #a
	__eq(a, b)                      對應表達式 a == b
	__lt(a, b)                      對應表達式 a < b
	__le(a, b)                      對應表達式 a <= b
	__index(a, b)                   對應表達式 a.b
	__newindex(a, b, c)             對應表達式 a.b = c
	__call(a, ...)                  對應表達式 a(...)

1、算術類and關系類元方法

先看一個簡單的例子：

復制代碼代碼如下:

--我們想讓兩個分數相加，這是一種非預定義的行為

fraction_a = {numerator=2, denominator=3}
fraction_b = {numerator=4, denominator=7}
fraction_op={} --元表

-- __add這是metatable，這是lua內建約定的
function fraction_op.__add(a,b)
res={}
res.numerator=a.numerator*b.denominator+b.numerator*a.denominator
res.denominator=a.denominator*b.denominator
return res
end

--將fraction_a，fraction_b的元表設置為fraction_op
--其中setmetatable是庫函數
setmetatable(fraction_a,fraction_op)
setmetatable(fraction_b,fraction_op)

--調用的是fraction_op.__add()函數
fraction_c=fraction_a+fraction_b
print(fraction_c.numerator.."/"..fraction_c.denominator)
--輸出結果
--26/21

再來看一個深度一點的例子，例舉了算數類的元方法，關系類的元方法，庫定義的元方法。

復制代碼代碼如下:

Set={}

local metatable={} --元表

--根據參數列表中的值創建一個新的集合
function Set.new(a)
   local set={}
   --將所有由該方法創建的集合的元表都指定到metatable
   setmetatable(set,metatable)
   for i,v in pairs(a) do
       set[v]=true
   end
   return set
end

--計算兩個集合的并集
function Set.union(a,b)
   local res=Set.new{}
   for i in pairs(a) do
      res[i]=true
   end
   for i in pairs(b) do
      res[i]=true
   end
   return res
end

--計算兩個集合的交集
function Set.intersect(a,b)
local res=Set.new{}
for i in pairs(a) do
res[i]=b[i]
end
return res
end

--print總是調用tostring來格式化輸出
--這里我們稍作修改庫定義的print
function Set.tostring(a)
local t={}
for i in pairs(a) do
t[#t+1]=i
end
return "{"..table.concat(t,",").."}"
end

--判斷a集合是否是b集合的子集
function Set.lessorequal(a,b)
   for i in pairs(a) do
       if not b[i] then return false end
   end
   return true
end

--最后將重定向的元方法加入到元表中
metatable.__add=Set.union
metatable.__mul=Set.intersect
metatable.__tostring=Set.tostring
metatable.__le=Set.lessorequal
metatable.__eq=function(a,b) return a<=b and b<=a end
metatable.__lt=function(a,b) return a<=b and not (b<=a) end

s1=Set.new{2,9,8,4}
s2=Set.new{2,4,7}
s3=s1+s2
s4=s1*s2
print(s3)
print(s4)
print(3+4,3*4) --新加的方法不改變表本身具有的方法，因為傳入的參數不同，只會讓元方法更完善
s5=Set.new{2,4}
s6=Set.new{2,4,6}
print(s5<=s6)
print(s5<s6)
print(s5==s6)
--輸出結果
--{2,8,4,9,7}
--{2,4}
--7 12
--true
--true
--false