---

Lua 元表(Metatable)技术文档

简介

Lua 元表(Metatable)是一种元编程机制，用于修改默认的数据访问和操作行为，它可以控制表的行为、数据类型、运算等。

元表可以将一个表与另一个表相关联，以改变后者的默认行为，从而达到一些高级操作。比如可以控制表的索引、赋值和算术运算等行为，还可以控制Lua的垃圾收集器和__tostring元方法等。

为什么需要元表

在Lua中，从最底层来看，每个变量都是一个table，而对该变量进行操作就是对该table进行操作。可以将table想象成一张数据表，这张表上的每一行都是一组key-value的数据。

默认情况下，对table的访问和操作是有限制的，比如如果访问一个不存在的键，会得到nil；如果对一个nil值进行加减乘除等算术运算，会得到NaN；如果利用等于运算符对两个table进行比较，会得到false等。

而Lua提供了元表机制，可以对table的操作进行定制。有了元表，程序员就可以自定义喜欢的表现形式和操作规则，并将table的操作行为改变为自己期望的行为，从而增强了Lua语言的灵活性。

元表和table的关系

在Lua中，元表是一个table。可以通过setmetatable()函数将一个table与元表相关联，这样table就可以使用元表的元方法了。

元表中有一些特殊的key，用于表示特殊的元方法，比如__index、__newindex、__tostring、__add等等。我们可以定义这些元方法，从而改变table的行为。

同时，可以通过getmetatable()函数获取一个table的元表。如果一个table没有元表，则getmetatable()函数返回nil。

常用元方法

__index

元方法__index用于处理对table中不存在的索引。在使用table访问一个不存在的索引时，如果该table有相应的元表，并且该元表中包含__index元方法，则Lua会调用这个元方法，并将查找的key作为参数传递给__index函数。__index函数中可以返回一个值，这个值即为table中对应key的值。如果__index函数返回nil，则表示这个key不存在。

__newindex

与__index类似，__newindex元方法用于处理对table中不存在的索引。只不过__newindex更多的用于处理对table的编辑操作，比如修改、添加或删除数据。在使用table进行编辑操作时，如果table有相应的元表，并且该元表中包含__newindex元方法，则Lua会调用这个元方法，并将编辑的key和value作为参数传递给__newindex函数。__newindex函数中可以对编辑的key和value进行处理，并将处理后的数据返回。如果__newindex函数返回nil，则表示编辑失败。

__tostring

__tostring元方法用于实现对table的序列化输出，可以将table以字符串的形式输出。在使用tostring()函数进行输出操作时，如果table有相应的元表，并且该元表中包含了__tostring元方法，则Lua会调用这个元方法，将table序列化成字符串并返回。

__metatable

__metatable元方法用于隐藏一个table的元表。如果对一个table进行操作，并且该table有元表，并且该元表中包含了__metatable元方法，则Lua会检查__metatable元方法的返回值。如果返回了一个非nil值，则表示尝试修改元表，操作将失败。这种用法可以用于保护重要数据的元表不被篡改。