lua的元表

metatable是Lua中的重要概念，每一个table都可以加上metatable，以改变相应的table的行为。让我们看一个例子：

t = {} -- 普通的table
mt = {} -- metatable
setmetatable(t, mt) -- 设定mt为t的metatable
getmetatable(t) -- 返回mt

使用getmetatable和setmetatable来查看和设定metatable。当然，上面的代码也可以压缩成一行：

t = setmetatable({}, {})

这是因为setmetatable会返回它的第一个参数。

metatable可以包括任何东西，metatable特有的键一般以__开头，例如__index和__newindex，它们的值一般是函数或其他table。

t = setmetatable({}, {
  __index = function(t, key)
    if key == "foo" then
      return 0
    else
      return table[key]
    end
  end
})

__index

这是metatable最常用的键了。

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。

other = { foo = 3 }
t = setmetatable({}, { __index = other })
t.foo -- 3
t.bar -- nil

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。

__newindex

类似__index，__newindex的值为函数或table，用于按键赋值的情况。

other = {}
t = setmetatable({}, { __newindex = other })
t.foo = 3
other.foo -- 3
t.foo -- nil

t = setmetatable({}, {
  __newindex = function(t, key, value)
    if type(value) == "number" then
      rawset(t, key, value * value)
    else
      rawset(t, key, value)
    end
  end
})

t.foo = "foo"
t.bar = 4
t.la = 10
t.foo -- "foo"
t.bar -- 16
t.la -- 100

上面的代码中使用了rawget和rawset以避免死循环。使用这两个函数，可以避免Lua使用__index和__newindex。

运算符

利用metatable可以定义运算符，例如*：

t = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {
  __mul = function(t, other)
    new = {}

    for i = 1, other do
      for _, v in ipairs(t) do table.insert(new, v) end
    end

    return new
  end
})

t = t * 2 -- { 1, 2, 3, 1, 2, 3 }

和__index、__newindex不同，__mul的值只能是函数。与__mul类似的键有：

• __add (+)
• __sub (-)
• __div (/)
• __mod (%)
• __unm 取负
• __concat (..)
• __eq (==)
• __lt (<)
• __le (<=)

__call

__call使得你可以像调用函数一样调用table：

t = setmetatable({}, {
  __call = function(t, a, b, c, whatever)
    return (a + b + c) * whatever
  end
})

t(1, 2, 3, 4) -- 24

这是很有用的特性。需要以直接调用table的形式调用table中的某个（默认）函数的时候，使用__call设定很方便。例如，kikito的tween.lua，就用了这个技巧，这样直接调用tween就可以调用tween.start。再如MiddleClass中，类的new方法可以通过直接调用类的方式调用。

__tostring

最后讲下__tostring，它可以定义如何将一个table转换成字符串，经常和print配合使用，因为默认情况下，你打印table的时候会显示table: 0x<16进制数字>：

t = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {
  __tostring = function(t)
    sum = 0
    for _, v in pairs(t) do sum = sum + v end
    return "Sum: " .. sum
  end
})

print(t) -- prints out "Sum: 6"

例子

综合运用以上知识，我们编写一个2D矢量类：

Vector = {}
Vector.__index = Vector

function Vector.__add(a, b)
  if type(a) == "number" then
    return Vector.new(b.x + a, b.y + a)
  elseif type(b) == "number" then
    return Vector.new(a.x + b, a.y + b)
  else
    return Vector.new(a.x + b.x, a.y + b.y)
  end
end

function Vector.__sub(a, b)
  if type(a) == "number" then
    return Vector.new(b.x - a, b.y - a)
  elseif type(b) == "number" then
    return Vector.new(a.x - b, a.y - b)
  else
    return Vector.new(a.x - b.x, a.y - b.y)
  end
end

function Vector.__mul(a, b)
  if type(a) == "number" then
    return Vector.new(b.x * a, b.y * a)
  elseif type(b) == "number" then
    return Vector.new(a.x * b, a.y * b)
  else
    return Vector.new(a.x * b.x, a.y * b.y)
  end
end

function Vector.__div(a, b)
  if type(a) == "number" then
    return Vector.new(b.x / a, b.y / a)
  elseif type(b) == "number" then
    return Vector.new(a.x / b, a.y / b)
  else
    return Vector.new(a.x / b.x, a.y / b.y)
  end
end

function Vector.__eq(a, b)
  return a.x == b.x and a.y == b.y
end

function Vector.__lt(a, b)
  return a.x < b.x or (a.x == b.x and a.y < b.y)
end

function Vector.__le(a, b)
  return a.x <= b.x and a.y <= b.y
end

function Vector.__tostring(a)
  return "(" .. a.x .. ", " .. a.y .. ")"
end

function Vector.new(x, y)
  return setmetatable({ x = x or 0, y = y or 0 }, Vector)
end

function Vector.distance(a, b)
  return (b - a):len()
end

function Vector:clone()
  return Vector.new(self.x, self.y)
end

function Vector:unpack()
  return self.x, self.y
end

function Vector:len()
  return math.sqrt(self.x * self.x + self.y * self.y)
end

function Vector:lenSq()
  return self.x * self.x + self.y * self.y
end

function Vector:normalize()
  local len = self:len()
  self.x = self.x / len
  self.y = self.y / len
  return self
end

function Vector:normalized()
  return self / self:len()
end

function Vector:rotate(phi)
  local c = math.cos(phi)
  local s = math.sin(phi)
  self.x = c * self.x - s * self.y
  self.y = s * self.x + c * self.y
  return self
end

function Vector:rotated(phi)
  return self:clone():rotate(phi)
end

function Vector:perpendicular()
  return Vector.new(-self.y, self.x)
end

function Vector:projectOn(other)
  return (self * other) * other / other:lenSq()
end

function Vector:cross(other)
  return self.x * other.y - self.y * other.x
end

setmetatable(Vector, { __call = function(_, ...) return Vector.new(...) end })

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原文 Lua Metatables Tutorial
翻译 SegmentFault