一、简介

元表(metadata)是Lua中独有的概念，在实际项目中的使用非常广泛。

元表的表现行为类似于C++语言中的操作符重载。比如可以重载表中的__add函数，来计算两个表Lua数组的并集；或者重载__tostring,来定义转换为字符串的函数。

Lua语言中提供两个处理元表的函数:

• 第一个是setmetatable(table，metatable)，用于为一个table设置元表
• 第二个是getmetadata(table)，用于获取table的元表

设置元表的方法:

方法一:

local mytable = {}
local mymetatable = {}
setmetatable(mytable, mymetatable)

方法二:

local mytable = setmetatable({}, {})

二、Lua中可以重载的函数

2.1 操作符重载

| 元方法 | 含义 |
| “__add” | +操作 |
| “__sub” | -操作 |
| "__mul" | *操作 |
| "__div" | /操作 |
| "__mod" | %操作 |
| "__pow" | ^操作 |
| "__num" | 一元-操作 |
| "__concat" | ..字符串连接操作 |
| "__len" | #操作 |
| "__eq" | ==操作 |
| "__lt" | <操作|
| "__le"| <= 操作 |

2.2 其他

| 元方法 | 含义 |
| "__index" | 取下标操作用于访问table[key]|
| "__newindex" | 赋值给指定下标table[key] = value |
| "__tostring" | 转换成字符串 | 
| "__call" | 当Lua调用一个值时调用 |
| "__mode" | 用于弱表(week table) |
| "__metatable" | 用于保护metatable不被访问 |

三、栗子

3.1 重载__add元方法来计算集合的并集实例

通过重载 “__add” 元方法来计算集合的并集实例：

local set1 = {10, 20, 30}   -- 集合
local set2 = {20, 40, 50}   -- 集合

-- 将用于重载__add的函数，注意第一个参数是self
local union = function (self, another)
    local set = {}
    local result = {}

    -- 利用数组来确保集合的互异性
    for i, j in pairs(self) do set[j] = true end
    for i, j in pairs(another) do set[j] = true end

    -- 加入结果集合
    for i, j in pairs(set) do table.insert(result, i) end
    return result
end
setmetatable(set1, {__add = union}) -- 重载 set1 表的 __add 元方法

local set3 = set1 + set2
for _, j in pairs(set3) do
    io.write(j.." ")               -->output：30 50 20 40 10
end

3.2 __index 元方法重载

实现了在表中查找键不存在时转而在元表中查找该键的功能：

mytable = setmetatable({key1 = "value1"},   --原始表
  {__index = function(self, key)            --重载函数
    if key == "key2" then
      return "metatablevalue"
    end
  end
})

print(mytable.key1,mytable.key2)  --> output：value1 metatablevalue

3.3 __tostring 元方法重载

与 Java 中的 toString() 函数类似，可以实现自定义的字符串转换。

arr = {1, 2, 3, 4}
arr = setmetatable(arr, {__tostring = function (self)
    local result = '{'
    local sep = ''
    for _, i in pairs(self) do
        result = result ..sep .. i
        sep = ', '
    end
    result = result .. '}'
    return result
end})
print(arr)  --> {1, 2, 3, 4}

3.4 __call 元方法重载

__call 元方法的功能类似于 C++ 中的仿函数，使得普通的表也可以被调用。

functor = {}
function func1(self, arg)
  print ("called from", arg)
end

setmetatable(functor, {__call = func1})

functor("functor")  --> called from functor
print(functor)      --> output：0x00076fc8 （后面这串数字可能不一样）

3.5 __metatable 元方法

假如我们想保护我们的对象使其使用者既看不到也不能修改 metatables。我们可以对 metatable 设置了 __metatable 的值，getmetatable 将返回这个域的值，而调用 setmetatable 将会出错：

Object = setmetatable({}, {__metatable = "You cannot access here"})

print(getmetatable(Object)) --> You cannot access here
setmetatable(Object, {})    --> 引发编译器报错

四、参考文献

OpenResty最佳实践
OpenResty从入门到实战**