# Lua 元表(Metatable) 在 Lua table 中我們可以訪問對應的key來得到value值，但是卻無法對兩個 table 進行操作。 因此 Lua 提供了元表(Metatable)，允許我們改變table的行為，每個行為關聯了對應的元方法。 例如，使用元表我們可以定義Lua如何計算兩個table的相加操作a+b。 當Lua試圖對兩個表進行相加時，先檢查兩者之一是否有元表，之后檢查是否有一個叫"__add"的字段，若找到，則調用對應的值。"__add"等即時字段，其對應的值（往往是一個函數或是table）就是"元方法"。 有兩個很重要的函數來處理元表： * **setmetatable(table,metatable):** 對指定table設置元表(metatable)，如果元表(metatable)中存在__metatable鍵值，setmetatable會失敗 。 * **getmetatable(table):** 返回對象的元表(metatable)。 以下實例演示了如何對指定的表設置元表： ``` mytable = {} mymetatable = {} setmetatable(mytable,mymetatable) ``` 以上代碼也可以直接寫成一行： ``` mytable = setmetatable({},{}) ``` ## __index 元方法 __index 元方法查看表中元素是否存在，如果不存在，返回結果為nil；如果存在則由__index 返回結果。 ``` mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __index = function(mytable, key) if key == "key2" then return "metatablevalue" else return mytable[key] end end }) print(mytable.key1,mytable.key2) ``` 實例輸出結果為： ``` value1 metatablevalue ``` 實例解析： * mytable 表賦值為 **{key1 = "value1"}**。 * mytable 設置了元表，元方法為 __index。 * 在mytable表中查找 key1，如果找到，返回該元素，找不到則繼續。 * 在mytable表中查找 key2，如果找到，返回該元素，找不到則繼續。 * 判斷元表有沒有__index方法，如果__index方法是一個函數，則調用該函數。 * 元方法中查看是否傳入 "key2" 鍵的參數（mytable.key2已設置），如果傳入 "key2" 參數返回 "metatablevalue"，否則返回 mytable 對應的鍵值。 我們可以將以上代碼簡單寫成： ``` mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __index = { key2 = "metatablevalue" } }) print(mytable.key1,mytable.key2) ``` ## __newindex 元方法 __newindex 元方法用來對表更新，__index則用來對表訪問 。 當你給表的一個缺少的索引賦值，解釋器就會查找__newindex 元方法：如果存在則調用這個函數而不進行賦值操作。 以下實例演示了 __newindex 元方法的應用： ``` mymetatable = {} mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __newindex = mymetatable }) print(mytable.key1) mytable.newkey = "新值2" print(mytable.newkey,mymetatable.newkey) mytable.key1 = "新值1" print(mytable.key1,mymetatable.newkey1) ``` 以上實例執行輸出結果為： ``` value1 nil 新值2 新值1 nil ``` 以上實例中表設置了元方法 __newindex，在對新索引鍵（newkey）賦值時（mytable.newkey = "新值2"），會調用元方法，而不進行賦值。而如果對已存在的索引鍵（key1），則會進行賦值，而不調用元方法 __newindex。 以下實例使用了 rawset 函數來更新表： ``` mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __newindex = function(mytable, key, value) rawset(mytable, key, "\""..value.."\"") end }) mytable.key1 = "new value" mytable.key2 = 4 print(mytable.key1,mytable.key2) ``` 以上實例執行輸出結果為： ``` new value "4" ``` ## 為表添加操作符 以下實例演示了兩表相加操作： ``` -- 計算表中最大值，table.maxn在Lua5.2以上版本中已無法使用 -- 自定義計算表中最大值函數 table_maxn function table_maxn(t) local mn = 0 for k, v in pairs(t) do if mn < k then mn = k end end return mn end -- 兩表相加操作 mytable = setmetatable({ 1, 2, 3 }, { __add = function(mytable, newtable) for i = 1, table_maxn(newtable) do table.insert(mytable, table_maxn(mytable)+1,newtable[i]) end return mytable end }) secondtable = {4,5,6} mytable = mytable + secondtable for k,v in ipairs(mytable) do print(k,v) end ``` 以上實例執行輸出結果為： ``` 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 ``` __add 鍵包含在元表中，并進行相加操作。 表中對應的操作列表如下： | 模式 | 描述 | | --- | --- | | __add | 對應的運算符 '+'. | | __sub | 對應的運算符 '-'. | | __mul | 對應的運算符 '*'. | | __div | 對應的運算符 '/'. | | __mod | 對應的運算符 '%'. | | __unm | 對應的運算符 '-'. | | __concat | 對應的運算符 '..'. | | __eq | 對應的運算符 '=='. | | __lt | 對應的運算符 '&lt;'. | | __le | 對應的運算符 '&lt;='. | ## __call 元方法 __call 元方法在 Lua 調用一個值時調用。以下實例演示了計算表中元素的和： ``` -- 計算表中最大值，table.maxn在Lua5.2以上版本中已無法使用 -- 自定義計算表中最大值函數 table_maxn function table_maxn(t) local mn = 0 for k, v in pairs(t) do if mn < k then mn = k end end return mn end -- 定義元方法__call mytable = setmetatable({10}, { __call = function(mytable, newtable) sum = 0 for i = 1, table_maxn(mytable) do sum = sum + mytable[i] end for i = 1, table_maxn(newtable) do sum = sum + newtable[i] end return sum end }) newtable = {10,20,30} print(mytable(newtable)) ``` 以上實例執行輸出結果為： ``` 70 ``` ## __tostring 元方法 __tostring 元方法用于修改表的輸出行為。以下實例我們自定義了表的輸出內容： ``` mytable = setmetatable({ 10, 20, 30 }, { __tostring = function(mytable) sum = 0 for k, v in pairs(mytable) do sum = sum + v end return "表所有元素的和為 " .. sum end }) print(mytable) ``` 以上實例執行輸出結果為： ``` 表所有元素的和為 60 ``` 從本文中我們可以知道元表可以很好的簡化我們的代碼功能，所以了解 Lua 的元表，可以讓我們寫出更加簡單優秀的 Lua 代碼。