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Lua如何实现面向对象的三大特性？

article 2025/3/7 4:00:41

Lua 本身没有像 Java、C# 那样内置的面向对象机制，但可以通过 Lua 的表（table）和元表（metatable）来模拟实现面向对象的三大特性：封装、继承和多态。

1. 封装

2. 继承

3. 多态

1. 封装

封装是指将数据和操作数据的方法绑定在一起，隐藏对象的内部实现细节，只对外提供必要的接口。在 Lua 中，可以使用表来实现封装。

下面是lua代码示例（该lua代码在Sublime Text之中运行）

-- 定义一个类（其实是一个表）
local Person = {}

-- 构造函数
function Person:new(name, age)
    local obj = {}
    self.__index = self
    setmetatable(obj, self)
    -- 封装属性
    obj.name = name
    obj.age = age
    return obj
end

-- 封装方法
function Person:introduce()
    print("My name is " .. self.name .. ", and I'm " .. self.age .. " years old.")
end

-- 创建对象
local person = Person:new("John", 25)
-- 调用方法
person:introduce()

在上述代码中，Person 是一个表，代表一个类。new 函数是构造函数，用于创建 Person 类的对象。introduce 是一个方法，用于打印对象的信息。通过这种方式，将属性和方法封装在 Person 类中。

运行结果：

2. 继承

继承是指一个类可以继承另一个类的属性和方法，从而实现代码的复用。在 Lua 中，可以通过设置元表来实现继承。

下面是lua代码示例（该lua代码在Sublime Text之中运行）

-- 基类 Person
local Person = {}

function Person:new(name, age)
    local obj = {}
    self.__index = self
    setmetatable(obj, self)
    obj.name = name
    obj.age = age
    return obj
end

function Person:introduce()
    print("My name is " .. self.name .. ", and I'm " .. self.age .. " years old.")
end

-- 子类 Student 继承自 Person
local Student = {}
setmetatable(Student, {__index = Person})

function Student:new(name, age, grade)
    local obj = Person:new(name, age)
    self.__index = self
    setmetatable(obj, self)
    -- 新增属性
    obj.grade = grade
    return obj
end

-- 新增方法
function Student:study()
    print(self.name .. " is studying in grade " .. self.grade .. ".")
end

-- 创建 Student 对象
local student = Student:new("Alice", 20, 3)
-- 调用基类方法
student:introduce()
-- 调用子类方法
student:study()

在上述代码中，Student 是 Person 的子类。通过 setmetatable(Student, {__index = Person}) 让 Student 继承 Person 的属性和方法。Student 类还可以定义自己的属性和方法。

运行结果：

3. 多态

多态是指不同的对象对同一消息做出不同的响应。在 Lua 中，可以通过重写方法来实现多态。

下面是lua代码示例（该lua代码在Sublime Text之中运行）

-- 基类 Shape
local Shape = {}

function Shape:new()
    local obj = {}
    self.__index = self
    setmetatable(obj, self)
    return obj
end

function Shape:draw()
    print("Drawing a shape.")
end

-- 子类 Circle 继承自 Shape
local Circle = {}
setmetatable(Circle, {__index = Shape})

function Circle:new()
    local obj = Shape:new()
    self.__index = self
    setmetatable(obj, self)
    return obj
end

-- 重写 draw 方法
function Circle:draw()
    print("Drawing a circle.")
end

-- 子类 Rectangle 继承自 Shape
local Rectangle = {}
setmetatable(Rectangle, {__index = Shape})

function Rectangle:new()
    local obj = Shape:new()
    self.__index = self
    setmetatable(obj, self)
    return obj
end

-- 重写 draw 方法
function Rectangle:draw()
    print("Drawing a rectangle.")
end

-- 定义一个函数，接收 Shape 类型的对象
function drawShape(shape)
    shape:draw()
end

-- 创建不同的对象
local circle = Circle:new()
local rectangle = Rectangle:new()

-- 调用 drawShape 函数，实现多态
drawShape(circle)
drawShape(rectangle)

在上述代码中，Circle 和 Rectangle 都继承自 Shape 类，并且重写了 draw 方法。drawShape 函数接收一个 Shape 类型的对象，根据传入的对象类型不同，调用不同的 draw 方法，从而实现了多态。

运行结果：