Lua中沒(méi)有類的概念，但我們可以利用Lua本身的語(yǔ)言特性來(lái)實(shí)現(xiàn)類。
下文將詳細(xì)的解釋在Lua中實(shí)現(xiàn)類的原理，涉及到的細(xì)節(jié)點(diǎn)將拆分出來(lái)講，相信對(duì)Lua中實(shí)現(xiàn)類的理解有困難的同學(xué)將會(huì)釋疑。
類是什么？
想要實(shí)現(xiàn)類，就要知道類到底是什么。
在我看來(lái)，類，就是一個(gè)自己定義的變量類型。它約定了一些它的屬性和方法，是屬性和方法的一個(gè)集合。
所有的方法都需要一個(gè)名字，即使是匿名函數(shù)實(shí)際上也有個(gè)名字。這就形成了方法名和方法函數(shù)的鍵值映射關(guān)系，即方法名為鍵，映射的值為方法函數(shù)。
比如說(shuō)有一個(gè)類是人，人有一個(gè)說(shuō)話的方法，那就相當(dāng)于，人（Person）是一個(gè)類，說(shuō)話(talk)是它的一個(gè)方法名，說(shuō)話函數(shù)是它的實(shí)際說(shuō)話所執(zhí)行到的內(nèi)容。
人也有一個(gè)屬性，比如性別，性別就是一個(gè)鍵(sex)，性別的實(shí)際值就是這個(gè)鍵所對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。
理解了類實(shí)際上是一個(gè)鍵值對(duì)的集合，我們不難想到用Lua中自帶的表來(lái)實(shí)現(xiàn)類。
實(shí)例是什么？
如果理解了類實(shí)際就是一個(gè)鍵值映射的表，那么我們?cè)賮?lái)理解實(shí)例是什么。
實(shí)例就是具有類的屬性和方法的集合，也是一個(gè)表了。聽(tīng)起來(lái)好像和類差不多？
類全局只有一個(gè)集合，相當(dāng)于上帝，全局只有一塊內(nèi)存；而實(shí)例就普通了，普天之下有那么多人，你可以叫A說(shuō)一句話，A便執(zhí)行了他的說(shuō)話方法，但是不會(huì)影響B(tài)的說(shuō)話。因?yàn)樗麄兪菍?shí)例，彼此分配著不同的內(nèi)存。
說(shuō)了那么多廢話，其實(shí)實(shí)例就是由類創(chuàng)建出來(lái)的值，試著把類想象成類型而不是類。
兩個(gè)語(yǔ)法糖
試著創(chuàng)建一個(gè)人類 Person
復(fù)制代碼 代碼如下:
Person = {name="這個(gè)人很懶"}
以上代碼將Person初始化為一個(gè)表，這個(gè)表?yè)碛幸粋€(gè)為name的鍵，其默認(rèn)值是"這個(gè)人很懶"。
說(shuō)成白話就是人類擁有一個(gè)叫名字的屬性。
那就再賦予人類一個(gè)說(shuō)話的功能吧。
復(fù)制代碼 代碼如下:
Person.talk = function(self, words)
print(self.name.."說(shuō):"..words)
end
以上代碼在Person表中加入一個(gè)鍵值對(duì)，鍵為talk，值為一個(gè)函數(shù)。
好了，只要調(diào)用，Person.talk(Person, "你好")，將會(huì)打印出：這個(gè)人很懶說(shuō):你好。
不過(guò)在寫(xiě)程序時(shí)，大家都習(xí)慣把function放在前面，這就是函數(shù)的語(yǔ)法糖：
復(fù)制代碼 代碼如下:
function Person.talk(self, words)
print(self.name.."說(shuō):"..words)
end
這與上面的函數(shù)定義是等價(jià)的，但是這么寫(xiě)你就很難看出來(lái)talk其實(shí)是Person表中的一個(gè)鍵，其對(duì)應(yīng)的值為一個(gè)函數(shù)。
當(dāng)然嘴巴都是長(zhǎng)在自己身上的，說(shuō)話只能自己說(shuō)，不可能自己張嘴別人說(shuō)話，所以每次都傳個(gè)self參數(shù)實(shí)在是有點(diǎn)不美觀，于是冒號(hào)語(yǔ)法糖上場(chǎng)。
我們還可以這么定義人類的說(shuō)話功能：
復(fù)制代碼 代碼如下:
function Person:talk(words)
print(self.name.."說(shuō):"..words)
end
這與上面兩段代碼都是等價(jià)的，它的變化是少了self的參數(shù)，將點(diǎn)Person.talk改為了冒號(hào)Person:talk。
但是函數(shù)體內(nèi)，卻依然可以使用self，在使用:代替.時(shí)，函數(shù)的參數(shù)列表的第一個(gè)參數(shù)不再是words，Lua會(huì)自動(dòng)將self做為第一個(gè)參數(shù)。這個(gè)self參數(shù)代表的意思就是這個(gè)函數(shù)的實(shí)際調(diào)用者。
所以我們調(diào)用Person:talk("你好")與Person.talk(Person, "你好")是等價(jià)的，這就是冒號(hào)語(yǔ)法糖帶來(lái)的便利。
如何查找表中的元素？
下面我們需要理解在Lua的表中是怎么查找一個(gè)鍵所對(duì)應(yīng)的值的。
假設(shè)我們要在表p中查找talk這個(gè)鍵所對(duì)應(yīng)的值，請(qǐng)看下面的流程圖：
復(fù)制代碼 代碼如下:
p中有沒(méi)有talk這個(gè)鍵? 有 --> 返回talk對(duì)應(yīng)的值
|
沒(méi)有
|
p中是否設(shè)置過(guò)metatable? 否 --> 返回nil
|
有
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在p的metatable中有沒(méi)有__index這個(gè)鍵? 沒(méi)有 --> 返回nil
|
有
|
在p的metatable中的__index這個(gè)鍵對(duì)應(yīng)的表中有沒(méi)有talk這個(gè)鍵? 沒(méi)有 --> 返回nil
|
有，返回getmetatable(p).__index.talk
理解以上內(nèi)容是本文的重點(diǎn)，反復(fù)閱讀直至你記住了。
可以看到，由于metatable和__index這兩個(gè)神奇的東西，Lua能在當(dāng)前表中不存在這個(gè)鍵的時(shí)候找到其返回值。
下面將會(huì)講一講metatable這個(gè)語(yǔ)言特性。
對(duì)metatable的理解
metatable是什么？
metatable的中文名叫做元表。它不是一個(gè)單獨(dú)的類型，元表其實(shí)就是一個(gè)表。
我們知道在Lua中表的操作是有限的，例如表不能直接相加，不能進(jìn)行比較操作等等。
元表的作用就是增加和改變表的既定操作。只有設(shè)置過(guò)元表的表，才會(huì)受到元表的影響而改變自身的行為。
通過(guò)全局方法setmetatable(t, m)，會(huì)將表t的元表設(shè)置為表m。通過(guò)另一個(gè)全局方法getmetatable(t)則會(huì)返回它的元表m。
注意：所有的表都可以設(shè)置元表，然而新創(chuàng)建的空表如果不設(shè)置，是沒(méi)有元表的。
元方法
元表作為一個(gè)表，可以擁有任意類型的鍵值對(duì)，其真正對(duì)被設(shè)置的表的影響是Lua規(guī)定的元方法鍵值對(duì)。
這些鍵值對(duì)就是Lua所規(guī)定的鍵，比如前面說(shuō)到的__index，__add，__concat等等。這些鍵名都是以雙斜杠__為前綴。其對(duì)應(yīng)的值則為一個(gè)函數(shù)，被稱為元方法（metamethod），這些元方法定義了你想對(duì)表自定義的操作。
例如：前面所說(shuō)的__index鍵，在Lua中它所對(duì)應(yīng)的元方法執(zhí)行的時(shí)機(jī)是當(dāng)查找不存在于表中的鍵時(shí)應(yīng)該做的操作?？紤]以下代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:
--定義元表m
m = {}
--定義元表的__index的元方法
--對(duì)任何找不到的鍵，都會(huì)返回"undefined"
m.__index = function ( table, key )
return "undefined"
end
--表pos
pos = {x=1, y=2}
--初始沒(méi)有元表，所以沒(méi)有定義找不到的行為
--因?yàn)閦不在pos中，所以直接返回nil
print(pos.z) -- nil
--將pos的元表設(shè)為m
setmetatable(pos, m)
--這是雖然pos里仍然找不到z，但是因?yàn)閜os有元表，
--而且元表有__index屬性，所以執(zhí)行其對(duì)應(yīng)的元方法，返回“undefined”
print(pos.z) -- undefined
pos表中本沒(méi)有z這個(gè)鍵，通過(guò)設(shè)置pos的元表為m，并設(shè)置m的__index對(duì)應(yīng)的方法，這樣所有取不到的鍵都會(huì)返回“undefined”了。
以上我們了解到，元表的__index屬性實(shí)際上是給表配備了找不到鍵時(shí)的行為。
注意：元表的__index屬性對(duì)應(yīng)的也可以為一個(gè)表。
再舉個(gè)栗子，希望能夠加深對(duì)元表和元方法的理解，__add鍵，考慮以下代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:
--創(chuàng)建元表m，其中有__add鍵和其定義的方法
local m = {
__add = function(t1, t2)
local sum = {}
for key, value in pairs(t1) do
sum[key] = value
end
for key, value in pairs(t2) do
if sum[key] then
sum[key] = sum[key] + value
else
sum[key] = value
end
end
return sum
end
}
--將table1和table2都設(shè)置為m
local table1 = setmetatable({10, 11, 12}, m)
local table2 = setmetatable({13, 14, 15}, m)
--表本來(lái)是不能執(zhí)行 + 操作的，但是通過(guò)元表，我們做到了！
for k, v in pairs(table1 + table2) do
print(k, v)
end
--print
--1 23
--2 25
--3 27
表本身是不能用+連起來(lái)計(jì)算的，但是通過(guò)定義元表的__add的方法，并setmetatable到希望有此操作的表上去，那些表便能進(jìn)行加法操作了。
因?yàn)樵淼腳_add屬性是給表定義了使用+號(hào)時(shí)的行為。
類的實(shí)現(xiàn)手段
好，假設(shè)前面的內(nèi)容你都沒(méi)有疑問(wèn)的閱讀完畢話，我們開(kāi)始進(jìn)入正題。
請(qǐng)先獨(dú)立思考一會(huì)，我們?cè)撛趺慈?shí)現(xiàn)一個(gè)Lua的類？
思考ing…
種種鋪墊后，我們的類是一個(gè)表，它定義了各種屬性和方法。我們的實(shí)例也是一個(gè)表，然后我們類作為一個(gè)元表設(shè)置到實(shí)例上，并設(shè)置類的__index值為自身。
例如人類：
復(fù)制代碼 代碼如下:
--設(shè)置Person的__index為自身
Person.__index = Person
--p是一個(gè)實(shí)例
local p = {}
--p的元表設(shè)置為Person
setmetatable(p, Person)
p.name = "路人甲"
--p本來(lái)是一個(gè)空表，沒(méi)有talk這個(gè)鍵
--但是p有元表，并且元表的__index屬性為一個(gè)表Person
--而Person里面有talk這個(gè)鍵，于是便執(zhí)行了Person的talk函數(shù)
--默認(rèn)參數(shù)self是調(diào)用者p，p的name屬性為“路人甲”
p:talk("我是路人甲")
--于是得到輸出
--路人甲說(shuō):我是路人甲
為了方便，我們給人類一個(gè)創(chuàng)建函數(shù)create:
復(fù)制代碼 代碼如下:
function Person:create(name)
local p = {}
setmetatable(p, Person)
p.name = name
return p
end
local pa = Person:create("路人甲")
local pb = Person:create("路人乙")
pa:talk("我是路人甲") --路人甲說(shuō):我是路人甲
pb:talk("我是路人乙") --路人乙說(shuō):我是路人乙
這樣我們可以很方便用Person類創(chuàng)建出pa和pb兩個(gè)實(shí)例，這兩個(gè)實(shí)例都具備Person的屬性和方法。
以上便是Lua實(shí)現(xiàn)一個(gè)類的方法，至于類的繼承，當(dāng)成一次練習(xí)吧，請(qǐng)大家思考~
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