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Lua元表（Metatable）简易教程

發布時間：2025/3/11 编程问答 37 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Lua元表（Metatable）简易教程小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

0.友情鏈接
1.引言
2.創建一個元表
- 2.1.__tostring方法
- 2.2.__add和__mul方法
- 2.3.__index方法
- 2.4.__call方法
3.完整代碼

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GitHUb上下載Lua編譯器
Lua菜鳥教程中的元表介紹（較全，但功能性受限）
博客園內元表的介紹（較詳細）
簡書內元表的介紹（較簡潔）

1.引言

$\qquad$ Lua語言是用C寫的，Lua的元表類似于Python的類，但書寫難度遠比Python的Class大，加上Lua沒有免費的Debugger，這個問題就讓人很頭疼。在此寫一個可以使用多個“方法”的元表（Metatable），代碼較短，但容易理解，希望能幫到大家。
$\qquad$ 簡單理解一個Lua語言的Metatable（元表），Metatable是table的一個拓展，setmetatable是創建一個Metatable的函數，它有兩個參數——原table和Metatable的屬性、方法列表。我們從這兩方面出發創建一個Metatable。不熟悉Luatable操作的讀者，建議查看以下的簡短的教程鏈接：
Lua的table簡介

2.創建一個元表

vector = {} -- 空屬性 a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vector a b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vector b

$\qquad$ 這樣我們就創建一個空屬性的列表，對他們的操作和table是一樣的，現在我們要定義table的屬性和方法了（即vector）,創建了屬性和方法的Metatable相當于繼承了table的一個Lua類，我們先從簡單的開始。

2.1.__tostring方法

$\qquad$ __tostring方法是Metatable轉換為字符串的方法，print一個Metatable時，就查看Metatable有無此方法，若沒有，則會打印出一個table的編號；若有，則會按照此方法進行。
$\qquad$ 在此介紹一個簡單的方法，先定義一個有函數指針的Lua函數，再將這個函數指針加入vector，即完成了Metatable對__tostring方法的繼承。值得注意的是，當作為vector類的方法時，v_print函數的參數vector傳遞的參數就和python的self一樣，傳遞的是元表本身。

v_print = function(vector) -- print(v_print)return table.concat(vector,',')end vector = {v_print} a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vector a b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vector b c = {1,2,3} print(a) print(b) print(c)

運行這個Lua程序，得到的結果如下：

>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "EX5.lua" 1,2,3 4,5,6 table: 00A00920 >Exit code: 0

如果你成功了，那么恭喜你，你已經掌握了一半元表的知識。

2.2.add和mul方法

$\qquad$ 實際上，元表的操作方法有很多，具體就是用操作符來代替調用函數的方法，我們在此只介紹兩個——加法和乘法。按照之前的套路，先定義加法和乘法的函數，與之不同的是，加法和乘法都是雙目運算符，因此參數數目是2.

v_print = function(vec) -- print(v_print)return table.concat(vec,',')end v_add = function(vec,new_vec) -- vector_a + vector_blocal result = setmetatable({},vector)for i = 1,#new_vec doresult[i] = vec[i]+new_vec[i]endreturn resultend v_dot = function(vec,new_vec) --vector_a·vector_b (inner product)local product = 0for i,v in ipairs(vec) doproduct = product + v*new_vec[i]endreturn productend vector = {__tostring=v_print,__add=v_add,__mul=v_dot} a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vector a b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vector b print(a+b) print(a*b)

運行結果如下：

>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "Test1.lua" 5,7,9 32 >Exit code: 0

$\qquad$ 這里定義的加法，返回的仍然是Metatable類，所以打印出的結果仍然不是table的編號
其余的操作符方法類似，在此不再贅述

模式描述

__add	a+b
__sub	a-b
__mul	a*b
__div	a/b
__mod	a%b
__unm	-a
__concat	$..\text{..}$
_eq	a==b
__lt	a<b
__le	a<=b

2.3.__index方法

$\qquad$ 官方文檔對于__index方法的解釋是，若在元表中未找到對應的key（鍵值），則調用__index方法查找，文字敘述較為生疏，下面是一個例子：

v_print = function(vec) -- print(v_print)return table.concat(vec,',')end v_sum = function(vec) -- sum of a veclocal sum = 0for i,v in ipairs(vec) dosum = sum+vendreturn sumend v_index = function(vec,value) -- value method of a vecif value == "sum" thenreturn v_sum(vec)endend vector = {__index = v_index,__tostring = v_print} a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vec a print(a) print(a["sum"])

輸出結果如下

>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "Test2.lua" 1,2,3 6 >Exit code: 0

$\qquad$ 可以發現，元表a中并沒有"sum"這個鍵，所有程序調用__index方法，成功找到了鍵"sum"對應的value（這里是一個函數返回的值）。但是值得注意的是，這個方法并不支持多參數的傳入，如果需要，請看下文。

2.4.__call方法

$\qquad$ __call方法容許元表像函數用于使用，類似像a(para1,para2)的形式，和前面的方法一樣，第一個參數默認傳遞的是a本身，但在調用的時候省略（與python的方法調用一致）。還是一樣，先看一段簡短的程序加深理解。

v_call = function(vec,new_vec,value) -- vec(...)if value == nil thenfor i,v in ipairs(new_vec) dovec[i] = vendreturn vecendif value == "mul" thenreturn v_mul(vec,new_vec)endend v_print = function(vec) -- print(v_print)return table.concat(vec,',')end v_mul = function(vec,new_vec) -- vec_a.*vec_b (dot multiply)local result = setmetatable({},vector)for i,v in ipairs(vec) doresult[i] = v*new_vec[i]endreturn resultend vector = {__tostring=v_print,__call=v_call} a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vector a b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vector b print(a) print(b) print(a(b,"mul"))

輸出結果：

>lua -e "io.stdout:setvbuf 'no'" "Test3.lua" 1,2,3 4,5,6 4,10,18 >Exit code: 0

$\qquad$ 我們使用__call方法串入了兩個參數，一個是Metatable b，還有一個是方法“mul”，雖然他是字符串，但在v_call中，它表示調用了v_mul方法。

3.完整代碼

$\qquad$ 在此附上完整的代碼及輸出結果，方便讀者對照理解。

v_add = function(vec,new_vec) -- vec_a + vec_blocal result = setmetatable({},vec)for i = 1,#new_vec doresult[i] = vec[i]+new_vec[i]endreturn resultend v_call = function(vec,new_vec,value) -- vec(...)if value == nil thenfor i,v in ipairs(new_vec) dovec[i] = vendreturn vecendif value == "mul" thenreturn v_mul(vec,new_vec)endend v_print = function(vec) -- print(v_print)return table.concat(vec,',')end v_mul = function(vec,new_vec) -- vec_a.*vec_b (dot multiply)local result = setmetatable({},vector)for i,v in ipairs(vec) doresult[i] = v*new_vec[i]endreturn resultend v_dot = function(vec,new_vec) --vec_a·vec_b (inner product)local product = 0for i,v in ipairs(vec) doproduct = product + v*new_vec[i]endreturn productend v_sum = function(vec) -- sum of a veclocal sum = 0for i,v in ipairs(vec) dosum = sum+vendreturn sumend v_index = function(vec,value) -- value method of a vecif value == "sum" thenreturn v_sum(vec)endend vector = {__add=v_add,__call = v_call,__tostring=v_print,__mul=v_dot,__index=v_index} a = setmetatable({1,2,3},vector) -- create vec a b = setmetatable({4,5,6},vector) -- create vec b print(a) print(b) print(table.concat(a+b,",")) print(a*b) print(a["sum"]) print(a(b,"mul"))