Lua 学习笔记——metatable和__index

你的名字 2022-06-09 01:44 185阅读 0赞

最近学习lua今天突然对metatable和\_\_index之间的关系有点不清楚，上网查了下加深了对metatable的理解，记录一下

还是用代码来解释,下面有图解，metatable和\_\_index主要用于继承相关，有两种方式：

test.lua

local test = {}
    
    function test:new()
        self.__index = self
        return setmetable({}, self)
    end
    
    function test:say()
        print("111")
    end
    
    local t1 = test:new()
    t1.say()
    
    local t2 = t1:new()
    t2.say()
    
    return test

test2.lua

local test2 = {}
    
    test2.__index = test2
    
    function test2:new()
        return setmetatable({}, self)    -- 这里的self 替换成 test2 试试
    end
    
    function test2:say()
        print("222")
    end
    
    local t3 = test2:new()
    t3.say()
    
    local t4 = t3:new()
    t4.say()            -- 这一步会报错
    
    return test2

上面的代码test.lua中t1，t2都能访问到new和say方法，但是test2中只有直接通过test2:new()生成的对象(t3)才能访问new和say方法，而通过test2:new()生成的子对象生成的对象(t4)则访问不到new和say方法

要解释上述问题，首先要知道lua从table中查找一个key时的流程，当从表t中查找k时：

1.  t中是否有k，有则返回，无则第2步
2.  t是否有metatable，无则返回nil，有则第3步
3.  t的metatable中是否有\_\_index方法，无则返回nil，有则查找 \_\_index对应的table或者方法

所以我们一步步分析test.lua中的代码：

local test = {}
    
    function test:new()
        ...
    end
    
    function test:say()
        ...
    end

这一句就是创建了一个table，我们用方块表示table则就是下面这样：  
![test有两个方法为new和say][test_new_say]

接下来实例化一个对象：

local t1 = test:new()

这里调用test:new()，相当于test.new(test)，函数中的self为test，所以这一步改变了test表，结果用图表示为：  
![SouthEast][]  
图中椭圆表示\_\_index函数，\_\_index指向test自身，可以看到这时test表和上面不一样，而t1是一个新生成的表，这个表的metable为test，但是t1本身没有其他内容

再来看最后一步

local t2 = t1:new()

此时结果为：  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
这一步new函数中的的self为t1，所以最后改变了t1的\_\_index指向t1，生成新的表t2的metatable为t1,由于t1和t2都有metatable并且metatable中都有\_\_index方法所以都可以访问test中的new和say方法，即使它们自身没有这两个方法

再来看test2.lua中有什么不同，同理按照上面的分析有三个图，就不一一解释了  
![这里写图片描述][SouthEast 2]

![这里写图片描述][SouthEast 3]

![这里写图片描述][SouthEast 4]

唯一不同的地方就在于\_\_index方法的设置，在test2.lua中 \_\_index只在test2表中设置，在继承过程中，并没有设置对应的\_\_index方法，所以t3可以访问到new和say，但是t4则不可以

不过由此引出我一个问题，我们可以看到lua中查找不存在的k时，最终起作用的其实是\_\_index方法，类似的还有操作符元方法等，但是却要先找metatable，然后找metatable里面的这些元方法，metatable在这里是相当于一个代理一样的作用，那么为什么不能直接在自身的表中设置，为什么要有metatable这个中间表？？

猜想一：可能是模块化的考虑也就是把这些元方法集中在一起

*  但是lua中有一个常用的用法就是 \_\_index指向自身，上述例子就是这样，那么这个table里面本身就有元方法和自己的数据，而lua也没有说不推荐这么做，所以也不符合模块化的考虑

猜想二：可能是为了多个table方便共享同一个metatable

*  问题是直接在自身table中设置\_\_index指向同一个metatable也可以达到这种效果

猜想三：刚刚想到如果没有metatable的话，直接用\_\_index指向要设置的元表，那么如果我想把自身作为基类，用\_\_index指向自身，就会陷入死循环

*  不知道是不是因为这点才引入了metatable这么一个中间代理

所以不清楚这部分的设计理念是什么，如果有知道的可以留言下

[test_new_say]: /images/20220609/30f96c13a8b64826b02fdb8c4a55feb3.png
[SouthEast]: /images/20220609/7ea32ef88fb14704b5a359297818325f.png
[SouthEast 1]: /images/20220609/e55a9c049cf24e49bec389cbc2accf4b.png
[SouthEast 2]: /images/20220609/d704b3896f5248829d4728dd6253bd6a.png
[SouthEast 3]: /images/20220609/43646e1b4e154fa3a01b8f30fc447cb6.png
[SouthEast 4]: /images/20220609/508bfc57b6084f3d8244d7e9c8f7ee6d.png