Lua元表
哈喽，好久没有做记录了，最近刚好有时间打算整理一些基础常用内容，先做一期关于Lua相关的内容热热身。如果内容有误，欢迎大家指出我会积极做出响应。
在Lua中，元表（metatable） 和 元方法（metamethod） 是一对密切相关的概念，用于扩展表的行为。元表是一个特殊的表，用来定义元方法，而元方法则是元表中的某些特定字段，用于自定义表的操作行为，这一章主要记录元表（metatable）。
1. 什么是Lua
- 在开始介绍元表之前，我们先大致了解Lua是什么。
- Lua 是一种可嵌入、轻量、快速、功能强大的脚本语言。
- Lua 很适合用于配置、脚本化、插件化和快速构造原型的场景。
- Lua 是一门轻量级脚本语言，其核心设计目标之一是简单而高效。
- Lua 体积小、启动速度快，在所有脚本引擎中，Lua 的速可以于说是最快的。
- Lua 运行依托于宿主语言可以是c++，c#，golang等，只需要实现Lua解释器。
2. Lua的元表
Lua中设计 元表 的主要原因是为了提供一种灵活的机制。
元表 像是一个“操作指南”，里面包含了一系列的解决方案。
- 元表 能够扩展表的行为，而无需改变Lua本身的简单性和动态性。
- 元表 是 Lua 中的普通表，可以附加到另一个表上，用于改变该表的行为。
- 元表 赋予了Lua用户自定义操作的能力，如重载操作符，拦截访问，模拟面向对象编程等。
例如，当对一个表执行特定操作（如算术运算、比较操作或访问不存在的键）时，Lua 会检查是否有 元表 以及是否定义了对应的 元方法。
2.1 设置元表
通过 setmetatable 和 getmetatable 可以设置和获取表的元表。
local t = {} -- 普通表
local mt = {} -- 元表
setmetatable(t, mt) -- 将元表附加到表 t 上
print(getmetatable(t)) -- 输出元表 mt-
每个表可以有一个独立的元表。
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轻量灵活：元表是普通的表，但它的字段有特殊的意义（元方法）。
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动态行为扩展：元表提供了一种机制，可以在不改变表本身的情况下扩展表的行为。
2.2 原始元表
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Lua中元表的设置只能针对table，其他类型都不能设置。
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Lua只有string初始化了元表，而且是针对所有的字符串，其他的类型都为nil。
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table的原始元表为nil，也就是没有设置元表，只能通过 setmetatable 进行设置。
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多个table可以共享一个table作为元表，也可以使用自己作为自己的元表，它自身也是table。
print("表的初始值", getmetatable({})) --> 表的初始值 nil
print("整型的初始值", getmetatable(10)) --> 整型的初始值 nil
print("浮点型的初始值", getmetatable(10.0)) --> 浮点型的初始值 nil
--- 通过打印可以看到两个字符串的元表是同一个
print("字符串的初始值", getmetatable("新年快乐")) --> 字符串的初始值 table: 0x600000b14640
print("字符串的初始值", getmetatable("Happy New Year")) --> 字符串的初始值 table: 0x600000b14640
print("布尔型的初始值", getmetatable(true)) --> 布尔型的初始值 nil
print("nil的初始值", getmetatable(nil)) --> nil的初始值 nil
function sayHello() end
print("函数的初始值", getmetatable(sayHello)) --> 函数的初始值 nil2.3 setmetatable
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为表设置一个元表。元表是一个特殊的表，可以用来扩展和改变 Lua 表的行为。
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参数：
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table：需要设置元表的目标表。
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matetable：元表，要设置的元表，可以包含元方法（如
__index、__add等）。
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返回值：返回被设置元表的表，也就是参数table。
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给表设置元表
local t = {} -- 原始表
local mt = {} -- 元表
setmetatable(t, mt) -- 设置元表
print(getmetatable(t) == mt) -- 输出 true
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设置操作符重载
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通过设置元表中的元方法，扩展表的行为。
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local t1 = {value = 10}
local t2 = {value = 20}
local mt = {
__add = function(a, b)
return {value = a.value + b.value}
end
}
setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)
local t3 = t1 + t2
print(t3.value) -- 输出 30
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结合
__index实现继承-
setmetatable常用于为表设置__index元方法，来实现默认值或继承。
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local defaults = {name = "Default", age = 0}
local t = {}
local mt = {
__index = defaults
}
setmetatable(t, mt)
print(t.name) -- 输出 "Default"
print(t.age) -- 输出 0
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注意事项
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只能为表设置元表，如果为非表类型设置元表，将会报错。
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同一个表只能有一个元表，之后调用 setmetatable 会覆盖之前的元表。
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2.4 getmetatable
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获取表的元表。
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如果表没有元表，或元表中设置了保护（
__metatable），则返回nil或保护值。
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参数：
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table：需要获取元表的目标表。
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返回值：
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如果表有元表，返回元表。
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如果没有元表，返回
nil。 -
如果元表设置了
__metatable字段，则返回该字段的值，而不是元表本身。
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获取表的元表
local t = {}
local mt = {}
setmetatable(t, mt)
local retrieved = getmetatable(t)
print(retrieved == mt) -- 输出 true
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保护元表
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通过在元表中设置
__metatable字段，可以防止外部获取或修改元表。
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local t = {}
local mt = {}
setmetatable(t, mt)
mt.__metatable = "Protected"
print(getmetatable(t)) -- 输出 "Protected"
-- 尝试修改元表会报错
-- setmetatable(t, nil) -- 报错：cannot change protected metatable
2.5 setmetatable 与 getmetatable 的关系
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setmetatable用于设置元表。 -
getmetatable用于获取元表。 -
两者通常一起使用，用于实现自定义行为。例如：
local t = {}
local mt = {
__index = function(_, key)
return "default value for " .. key
end
}
setmetatable(t, mt)
print(getmetatable(t)) -- 输出元表 mt
print(t.foo) -- 输出 "default value for foo"
以上基本就是Lua元表的相关介绍，下一章我会准备详细记录下与 元表 配合使用的 元方法。如果以上内容有偏差的地方欢迎各位大佬留言指出。