元表
在 Lua 5.1 语言中，元表 (metatable) 的表现行为类似于 C++ 语言中的操作符重载，例如我们可以重载 “__add” 元方法 (metamethod)，来计算两个 Lua 数组的并集；或者重载 “__index” 方法，来定义我们自己的 Hash 函数。Lua 提供了两个十分重要的用来处理元表的方法，如下：
setmetatable(table, metatable)：此方法用于为一个表设置元表。getmetatable(table)：此方法用于获取表的元表对象。
设置元表的方法很简单，如下：
local mytable = {}
local mymetatable = {}
setmetatable(mytable, mymetatable)
上面的代码可以简写成如下的一行：
local mytable = setmetatable({}, {})
修改表的操作符行为
通过重载 “__add” 元方法来计算集合的并集实例：
local set1 = {10, 20, 30} -- 集合
local set2 = {20, 40, 50} -- 集合
-- 将用于重载__add的函数，注意第一个参数是self
local union = function (self, another)
local set = {}
local result = {}
-- 利用数组来确保集合的互异性
for i, j in pairs(self) do
set[j] = true
end
for i, j in pairs(another) do
set[j] = true
end
-- 加入结果集合
for i, j in pairs(set) do
table.insert(result, i)
end
return result
end
setmetatable(set1, {__add = union}) -- 重载 set1 表的 __add 元方法
local set3 = set1 + set2
for _, j in pairs(set3) do
io.write(j.." ") -->output：30 50 20 40 10
end
除了加法可以被重载之外，Lua 提供的 所有操作符 都可以被重载：
| 序号 | 元方法 | 含义 |
|---|---|---|
| 1 | “__add” | + 操作 |
| 2 | “__sub” | - 操作，其行为类似于 “add” 操作 |
| 3 | “__mul” | * 操作，其行为类似于 “add” 操作 |
| 4 | “__div” | / 操作，其行为类似于 “add” 操作 |
| 5 | “__mod” | % 操作，其行为类似于 “add” 操作 |
| 6 | “__pow” | ^ （幂）操作，其行为类似于 “add” 操作 |
| 7 | “__unm” | 一元 - 操作 |
| 8 | “__concat” | .. （字符串连接）操作 |
| 9 | “__len” | # 操作 |
| 10 | “__eq” | == 操作，函数 getcomphandler 定义了 Lua 怎样选择一个处理器来作比较操作；仅在两个对象类型相同且有对应操作相同的元方法时才起效 |
| 11 | “__lt” | < 操作 |
| 12 | “__le” | <= 操作 |
除了操作符之外，如下 元方法 也可以被重载，下面会依次解释使用方法：
| 序号 | 元方法 | 含义 |
|---|---|---|
| 1 | “__index” | 取下标操作，用于访问 table[key] |
| 2 | “__newindex” | 赋值给指定下标 table[key] = value |
| 3 | “__tostring” | 转换成字符串 |
| 4 | “__call” | 当 Lua 调用一个值时调用 |
| 5 | “__mode” | 用于弱表 (week table) |
| 6 | “__metatable” | 用于保护 metatable 不被访问 |
__index 元方法
下面的例子中，我们实现了在表中查找键，不存在时转而在元表中查找该键的功能：
mytable = setmetatable(
{key1 = "value1"}, --原始表
{
__index = function(self, key) --重载函数
if key == "key2" then
return "metatablevalue"
end
end
}
)
print(mytable.key1,mytable.key2) --> output：value1 metatablevalue
关于 __index 元方法，有很多比较高阶的技巧，例如：__index 的元方法不需要非是一个函数，它也可以是一个表。
t = setmetatable({[1] = "hello"}, {__index = {[2] = "world"}})
print(t[1], t[2]) -->hello world
第一句代码有点绕，解释一下：
- 先是把
{__index = {}}作为元表，但 __index 接受一个表，而不是函数，这个表中包含 [2] = “world” 这个键值对。 - 当 t[2] 在自身的表中找不到时，到 __index 的表中去寻找，然后找到了 [2] = “world” 这个键值对。
__index 元方法还可以实现给表中每一个值赋上默认值，和 __newindex 元方法联合监控对表的读取、修改等比较高阶的功能，待读者自己去开发吧。
__tostring 元方法
与 Java 中的 toString() 函数类似，可以实现自定义的字符串转换。
arr = {1, 2, 3, 4}
arr = setmetatable(
arr,
{
__tostring = function (self)
local result = '{'
local sep = ''
for _, i in pairs(self) do
result = result ..sep .. i
sep = ', '
end
result = result .. '}'
return result
end
}
)
print(arr) --> {1, 2, 3, 4}
__call 元方法
__call 元方法的功能类似于 C++ 中的仿函数，使得普通的表也可以被调用。
functor = {}
function func1(self, arg)
print ("called from", arg)
end
setmetatable(functor, {__call = func1})
functor("functor") --> called from functor
print(functor) --> output：0x00076fc8 （后面这串数字可能不一样）
__metatable 元方法
假如想保护我们的对象，使其使用者既看不到也不能修改 metatables。我们可以对 metatable 设置 __metatable 的值，getmetatable 将返回这个域的值，而调用 setmetatable 将会出错：
Object = setmetatable({}, {__metatable = "You cannot access here"})
print(getmetatable(Object)) --> You cannot access here
setmetatable(Object, {}) --> 引发编译器报错