學(xué)習(xí)lua也有大概一年了，對(duì)lua的一些基本的語(yǔ)法很熟練了，也做了一些簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)，但是對(duì)于lua的高級(jí)特性還是不是很熟，最近有時(shí)間得以系統(tǒng)的學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。本文主要講述的是lua高級(jí)特性之一的元表和元方法。
文字簡(jiǎn)述
- metatable(元表) 本質(zhì)上來(lái)講元表也是一個(gè)表，不過(guò)這個(gè)表是用來(lái)定義對(duì)lua的值進(jìn)行自定義運(yùn)算行為的地方。
- metamethod(元方法) 本質(zhì)上來(lái)講就是一個(gè)lua函數(shù)，不過(guò)這個(gè)函數(shù)是用來(lái)綁定lua中特定的值，這些特定的值可以稱(chēng)為事件。這個(gè)函數(shù)我們可以進(jìn)行我們一些自定義的操作。
元表之中的事件其實(shí)是一些定義的值，這些值后面會(huì)講到；
實(shí)際上我們只能對(duì)lua中table類(lèi)型的值進(jìn)行修改元表和元方法的操作，其它的一些例如number, string等都已經(jīng)有自己內(nèi)置的元表和元方法，且不可改變。
- 通過(guò)元表和元方法，我們可以實(shí)現(xiàn)lua的面向?qū)ο缶幊獭?/li>
代碼講解
api 介紹
簡(jiǎn)單的介紹一下會(huì)用到的api。
setmetatable(table, metatable)設(shè)置table的元表為metatable并且返回這個(gè)table。不能為除table類(lèi)型之外的值設(shè)置元表，如果metatable為nil，則將指定的元表移除 。如果存在__metatable，則會(huì)拋出一個(gè)錯(cuò)誤。
getmetatable(obj)返回一個(gè)類(lèi)型的元表，如果沒(méi)有元表返回nil。如果存在__metatable，則返回這個(gè)域的值。
rawget(table, index)在不觸發(fā)任何元方法的情況下獲取table中的值。也就是跳過(guò)元表和元方法。
rawset(table, index, value)在不觸發(fā)任何元方法的情況下設(shè)置table[index]的值為value，index不能是nil和NaN
元方法介紹
我們都知道對(duì)于兩個(gè)number型的值，我們可以進(jìn)行加，減，乘，除等的元算，但是對(duì)于table我們是不能直接進(jìn)行這些預(yù)定義的運(yùn)算的。但是通過(guò)通過(guò)元表和元方法我們是可以實(shí)現(xiàn)的；首先介紹下有哪些特定的值被用于綁定元方法，也稱(chēng)為事件，如下：
__index -- 用于取操作
__newindex -- 用于賦值操作
__metatable -- 限定元表操作
__call -- 用于把一個(gè)函數(shù)當(dāng)成函數(shù)調(diào)用的操作
__add -- '+' 加
__sub -- '-' 減
__mul -- '*' 乘
__div -- '/' 除
__mod -- '%' 取余
__pow -- '^' 次方
__unm -- '-' 取反
__concat -- '..' 連接
__tostring -- 字符串序列話
__len -- '#' 取長(zhǎng)
__eq -- '==’ 相等
__lt -- '<' 小于
__le -- '<=' 小于等于
對(duì)于不同的lua版本可能這些事件還有區(qū)別，具體詳細(xì)的可以看lua對(duì)應(yīng)版本的介紹，這里只列出了一些常用的。
對(duì)于一些特定的事件進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的介紹
- __index 當(dāng)我們?cè)谌∫粋€(gè)table中的不存在這個(gè)index的值的時(shí)候，如果有元表的話，會(huì)觸發(fā)這個(gè)操作，會(huì)到元表中進(jìn)行查詢，并且返回這個(gè)值，元表中月不存在的時(shí)候返回nil。
- __newindex 當(dāng)我們對(duì)一個(gè)table中的一個(gè)不存在的index賦值的時(shí)候，如果有元表的話，會(huì)觸發(fā)這個(gè)操作，如果元表中有定義這個(gè)行為，就按照這個(gè)進(jìn)行。
- __metatable 使用這個(gè)元方法的時(shí)候是保護(hù)元表，進(jìn)值對(duì)元表中的成員進(jìn)行獲取或者修改
- __call 使用這個(gè)的時(shí)候我們可以吧table當(dāng)成函數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)用。
代碼分析
簡(jiǎn)單的元方法
local t1 = {1, 2, 3}
local t2 = {5, 6, 7, 9}
local t = {
__add = function(a, b)
local tmp = {}
for i = 1, #a do
tmp[i] = a[i] + b[i]
end
for i = #tmp + 1, #b do
tmp[i] = b[i]
end
return tmp
end,
__tostring = function(a)
local str = ""
local split = ""
for i = 1, #a do
str = str .. split .. a[i]
split = "|"
end
return str
end
}
setmetatable(t1, t)
print("t1 : ", t1)
print("t2 : ", t2)
local tmp = t1 + t2
print("tmp : ", tmp)
setmetatable(t2, t)
print(" - t2 : ", t2)
setmetatable(tmp, t)
print(" - tmp : ", tmp)
運(yùn)行結(jié)果如下
t1 : 1|2|3
t2 : table: 0x16984f0
tmp : table: 0x16981c0
- t2 : 5|6|7|9
- tmp : 6|8|10|9
當(dāng)對(duì)兩個(gè)table進(jìn)行加(+)的操作的時(shí)候，會(huì)查找元表中對(duì)應(yīng)的元方法，然后按照元方法的行為去做。其它的一些算術(shù)運(yùn)算都和這個(gè)例子大同小異，就不多做介紹了。
__index
local t1 = {}
local t2 = {}
t2.a = 10
setmetatable(t1, {__index = t2})
print(t1.a)
運(yùn)行結(jié)果如下
10
當(dāng)訪問(wèn)t1中的a的時(shí)候，t1中并沒(méi)有這個(gè)值，但是t1有元表，則會(huì)到元表中查詢a，并返回；
__index 也可以是一個(gè)函數(shù)，用于自定義的一些行為。
__newindex
local t1 = {}
t1.c = 30
local t2 = {}
t2.a = 10
t2.b = 20
setmetatable(t1, {__newindex = t2})
print(t1.a)
print(t2.a)
t1.a = "a10"
print(t1.a)
print(t2.a)
print(t1.c)
t1.c = "c10"
print(t1.c)
print(t2.c)
運(yùn)行結(jié)果如下
nil
10
nil
a10
30
c10
nil
在對(duì)t1中的變量進(jìn)行賦值的時(shí)候，如果存在則直接進(jìn)行賦值，如果不存在則觸發(fā)__newindex，設(shè)置元表中對(duì)應(yīng)的值
__metatable
local t1 = {}
local t = {}
setmetatable(t1, t)
print(getmetatable(t1))
t.__metatable = "lock"
print(" metatable : ", getmetatable(t1))
setmetatable(t1, t)
運(yùn)行結(jié)果如下
table: 0xe7f4f0
metatable : lock
lua: test.lua:11: cannot change a protected metatable
在設(shè)置完__metatable域的時(shí)候，就不能再對(duì)元表進(jìn)行操作了，會(huì)報(bào)錯(cuò)。
__call
local t1 = {}
setmetatable(t1, {
__call = function(t, a, b, c, ...)
local num = a + b + c
print("__call str : ", num)
end
})
t1(1, 2, 3)
運(yùn)行結(jié)果如下
__call str : 6
t1作為table，但是可以直接當(dāng)成函數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)用，會(huì)查找__call元方法
rawget
local t1 = {}
local t2 = {}
t2.a = 20
setmetatable(t1, {__index = t2})
print("t1 a : ", t1.a)
print("rawget t1 a : ", rawget(t1,a))
運(yùn)行結(jié)果如下
t1 a : 20
rawget t1 a : nil
設(shè)置完元表后可以取到t1中的a，從元表t2中，但是用rawget的時(shí)候會(huì)會(huì)忽略元表的存在
rawset
local t1 = {}
local t2 = {}
t2.a = 20
setmetatable(t1, {__newindex = t2})
t1.b = "bbb"
print("t1 b : ", t1.b)
print("t2 b : ", t2.b)
rawset(t1, b, "ccc")
運(yùn)行結(jié)果如下
t1 b : nil
t2 b : bbb
lua: table index is nil
正常的設(shè)置完元表并且設(shè)置__newindex域之后，對(duì)t1中的不存在的b賦值的時(shí)候會(huì)觸發(fā)__newindex操作，但是如果用rawset的話就會(huì)報(bào)錯(cuò)，rawset(t1, b, "ccc")，會(huì)對(duì)t1中的b進(jìn)行賦值，并不會(huì)觸發(fā)__newindex，而t1中也沒(méi)有b這個(gè)值，所以報(bào)錯(cuò)了。
系統(tǒng)代碼
以一個(gè)之前寫(xiě)的例子結(jié)束這篇介紹
--[[
lua 5.1.5
socket 2.0.2
]]--
local socket = require("socket")
local sub = string.sub
local byte = string.byte
local concat = table.concat
local tonumber = tonumber
local tostring = tostring
local _M = {
_VERSION = "0.1",
}
local mt = { __index = _M }
function _M.new(self)
local sock, err = socket.tcp()
if not sock then
return nil, err
end
return setmetatable({_sock = sock, _subscribed = false }, mt)
end
function _M.connect(self, ...)
local args = {...}
local sock = rawget(self, "_sock")
if not sock then
return nil, "not initialized"
end
self._subscribed = false
return sock:connect(...)
end
function _M.close(self)
local sock = rawget(self, "_sock")
if not sock then
return nil, "not initialized"
end
return sock:close()
end
local function _gen_req(args)
local nargs = #args
local req = ""
req = req .. "*" .. nargs .. "\r\n"
for i = 1, nargs do
local arg = args[i]
if type(arg) ~= "string" then arg = tostring(arg) end
req = req .. "$"
req = req .. #arg
req = req .. "\r\n"
req = req .. arg
req = req .. "\r\n"
end
-- print("req : ", req)
return req
end
local function _read_reply(self, sock)
local line, err = sock:receive()
if not line then
if err == "timeout" then
sock:close()
end
return nil, err
end
local prefix = byte(line)
if prefix == 42 then -- char "*"
local n = tonumber(sub(line, 2))
if n < 0 then return nil end
local vals = {}
local ind = 1
for i = 1, n do
local res, err = _read_reply(self, sock)
if res then
vals[ind] = res
ind = ind + 1
elseif not res then
return nil, err
end
end
return vals
elseif prefix == 36 then -- char "$"
local size = tonumber(sub(line, 2))
if size < 0 then return nil, sub(line, 2) end
local data, err = sock:receive(size)
if not data then
if err == "timeout" then
sock:close()
end
return nil, err
end
local crlf, err = sock:receive(2)
if not crlf then return nil, err end
return data
elseif prefix == 45 then -- char "-"
return nil, sub(line, 2)
elseif prefix == 43 then -- char "+"
return sub(line, 2)
elseif prefix == 58 then -- char ":"
return tonumber(sub(line, 2))
else
return nil, "unknow prefix : \"" .. tostring(prefix) .. "\""
end
end
local function _do_cmd(self, ...)
local args = {...}
local sock = rawget(self, "_sock")
if not sock then
return nil, "not initialized"
end
local req = _gen_req(args)
local bytes, err = sock:send(req)
if not bytes then
return nil, err
end
return _read_reply(self, sock)
end
setmetatable( _M, { __index = function(self, cmd)
local method = function (self, ...)
return _do_cmd(self, cmd, ...)
end
_M[cmd] = method
return method
end})
return _M
這是仿照l(shuí)ua-resty-redis，用luasocket實(shí)現(xiàn)的一個(gè)簡(jiǎn)單的lua redis客戶端。
每次用的時(shí)候需要 require這個(gè)文件，并且調(diào)用new，設(shè)置相應(yīng)元表，之后就可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的redis操作了。
后記
- 本文代碼部分比較多，盡可能的用代碼來(lái)解釋lua中元表和元方法的一些用法，如果理解起來(lái)還是不清楚可以查看lua官方文檔，也可以聯(lián)系我。
*** 如有疑問(wèn)歡迎批評(píng)指正，謝謝！ ***
