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lua元表和元方法

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lua中提供的元表(metatable)与元方法(metamethod)是一种非常重要的语法，metatable主要用于做一些类似于C++重载操作符式的功能。元表与元方法会影响table的访问行为。

元表的由来

Lua2.1灵活语义问世，极大的增加了Lua的表达能力，从此，灵活语义就变成了Lua的标志。

灵活语义的一个目标是允许table作为对象和类的基础。为了实现这个目标，需要实现table的继承。另一个目标是将userdata变成应用数据的天然代理，可以作为函数参数而不只是一个句柄。userdata希望能够索引，就好像他们只是一个table，可供调用他们身上的方法。所以fallback机制的实现，让Lua把未定义行为交给程序员处理，而不是直接在语言本身实现这些特性。

Lua2.1提供了fallback机制，支持以下行为：table索引，算术操作符，字符串拼接，顺序比较，函数调用。当这些操作应用到“错误”的类型上，对应的fallback就会被调用到，允许程序员决定Lua如何处理。table索引fallback允许userdata和其它值类型表现的跟表一样。定义当Key不在table时的fallback，从而实现多种形式的继承（通过委托）。为了完善面向对象编程，添加了两个语法糖：function a:foo(…)就好比function a.foo(self,…)一样，以及a:foo(…)作为a.foo(a, …)的语法糖。

Lua2.1里引入的fallback机制，可以很好的支持灵活扩展的语义，但这个机制是全局的：每个事件只有一个钩子。这让共享或重用代码变的很艰难，因为同一事件的fallback在模块里只能定义一次，不能共存。Lua 3.0解决了fallback冲突问题。fallback替换为tag方法：钩子是以(event, tag)的形式挂在字典里的。Tags是在Lua2.1引入的整数标签，可以附在userdata上。最初的动机是希望同类的C对象，在Lua里都有相同的tag(不过，Lua没有强迫要对Tag提供解释)。Lua3.0里对所有值类型提供了tag支持，以支持对应的tag方法。

标记方法机制工作的很好，一直存续到Lua 5.0为止。在Lua 5.0实现了元表和元方法来取代标记和标记方法。元表只是普通的Lua table，所以可以用Lua直接操作，不需要特殊函数。就像标记一样，元表可以用来表示userdata和table的用户定义类型：所有“同类”对象应该共享同一个元表。不像标记，元表和他们的内容会在所有引用消失后自动被回收掉。（相反，标记和标记方法会等到程序结束才会被回收。）元表的引入同时简化了实现：标记方法需要在Lua核心代码里添加特殊的私有表示方法，元表主要就是标准的table机制。
下面的代码展示了Lua 5.0里，继承是如何实现的。index元方法取代了index标记，元表里则是用__index域来表示。代码通过将b的元表里的__index域指向a，实现了b继承a。（一般情况下，index元方法都是函数，但允许它设为table，以直接支持简单的委托继承。）

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a=Window{x=100, y=200, color="red"}
b=Window{x=300, y=400}
setmetatable(b, {__index = a})
print(b.color) —>red

元方法

在Lua中有一个元表，也就是上面说的metatable，我们可以通过元表来修改一个值得行为，使其在面对一个非预定义的操作时执行一个指定的操作。比如，现在有两个table类型的变量a和b，我们可以通过metatable定义如何计算表达式a+b。
我们是使用getmetatable来获取一个table或userdata类型变量的元表，当创建新的table变量时，使用getmetatable去获得元表，将返回nil；同理，我们也可以使用setmetatable去设置一个table或userdata类型变量的元表。
在table中，我可以重新定义的元方法有以下几个：

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__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

元表的实现

reference

《The evolution of Lua》

Tierra tan rica en belleza, que incontables héroes la ho.

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