Lua的metatable定义了大量的元方法,有些可以当作操作符重载来使用。例如,__add方法定义了对一个table使用+操作符时所发生的行为,但是,+操作符是二元操作符,假如只有一个操作数定义了__add方法,这时候运算还会成立吗?我们可以尝试一下:
local u = {x = 1, y = 1}local v = {x = 2, y = 2}local mt = { __add = function(l, r) return {x = l.x + r.x, y = l.y + r.y} end }setmetatable(u, mt)local w = u + vprint(w.x, w.y)
运行发现并不会报错,而且得到了我们想要的结果。对于这类二元操作符,Lua只要检测到两个操作数中有一个定义了对应的元方法,就会去执行它,并不强制要求另外一个也要定义。当然,如果两个操作数都没有,那就会报错了:
local u = {x = 1, y = 1}local v = {x = 2, y = 2}-- local mt = { __add = function(l, r) return {x = l.x + r.x, y = l.y + r.y} end }-- setmetatable(u, mt)local w = u + vprint(w.x, w.y)
另外,对于关系操作符(==,~=,>=,<=,>,<)来说,Lua提供了3个元方法来重载它们:__eq,__le和__lt。它们的对应关系如下:
操作符元方法a == b__eq(a, b)a ~= bnot __eq(a, b)a >= b__le(b, a)a <= b__le(a, b)a > b__lt(b, a)a值得一提的是,在Lua中,a >= b并不等价于not a <= b。这是因为,存在一些无法比较大小的可能性,例如一些非法值(NaN),在比较运算中都应当返回false。如果使用not,那就会出现返回true的情况。
Lua的print方法会调用__tostring元方法来打印数据,例如:
local u = {x = 1, y = 1}local mt = { __tostring = function(obj) return "x " .. obj.x .. " y " .. obj.y end }setmetatable(u, mt)print(u)
Lua的__index元方法既可以是一个函数,又可以是一个table,如果是table,就相当于对该table执行一次取数据操作,相当于有个默认值:
local base = {x = 0, y = 0}local u = {}local mt = { __index = base }setmetatable(u, mt)print(u.x, u.y)
当table t不存在key k的时候,t[k]就会触发t的__index方法,有时候我们并不想触发,就可以使用rawget方法,使用这个效率并不一定更高,因为涉及到了函数的调用。
Lua还提供了__pairs元方法来重载默认的pairs行为。例如,我们可能想在使用pairs的时候一并打印遍历的key和value:
local u = {x = 1, y = 2}local mt ={ __pairs = function(a) local iter = function(s, t) local nk, nv = next(s, t) if nk then print("next ", nk, nv) end return nk, nv end return iter, a, nil end}setmetatable(u, mt)for k, v in pairs(u) doend
__pairs的参数和返回值和pairs一样,参数为迭代的table,返回值为迭代器函数,不变量,和状态变量。
为了避免metatable被外部修改,Lua提供了__metatable元方法,当该方法有值时,调用getmetatable会返回该值,再次setmetatable会报错:
local u = {x = 1, y = 2}local mt ={ __metatable = "read only metatable"}setmetatable(u, mt)print(getmetatable(u, mt))setmetatable(u, {})
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