Lua面向对象编程的基本原理示例

作 者：道哥，10+年嵌入式开发老兵，专注于：C/C++、嵌入式、Linux。

目录

• 一些废话
• 测试代码
• 代码说明
  • 基类(父类) A
  • 派生类(子类) B
  • 子类对象操作私有变量
• 继续往下继承

别人的经验，我们的阶梯！

一些废话

Lua语言是一个小而美的语言，使用者不多。

估计阅读这篇文章的人也不会多，姑且当做一篇笔记吧。

这篇文章主要描述：在Lua语言中，如何通过table结构来实现面向对象编程。

主要是看到某鸟教程上错误百出，估计示例代码自己都没有测试过;

关于Lua语言中的table以及metatable的基本知识，这里就不赘述了，官方手册中描述的很清楚。

测试代码

1 #!/usr/bin/lua
2 
3 ------------------------------ class A
4 A = {
5         a = 1,
6         funcA = function()
7                 print("this is funcA")
8         end
9 }
10 
11 function A:new(t)
12         local t = t or {}
13         self.__index = self
14         setmetatable(t, self)
15         return t
16 end
17 
18 function A:myadd(num)
19         self.a = self.a + num
20 end
21 
22 objA = A:new()
23 print("objA.a = " .. objA.a)
24 print(objA.funcA())
25 print(string.rep("-", 20))
26 
27 ------------------------------ class B
28 B = A:new({
29         b = 2,
30         funcB = function()
31                 print("this is funcB")
32         end
33 })
34 
35 objB = B:new()
36 print("objB.a = " .. objB.a)
37 print("objB.b = " .. objB.b)
38 print(objB.funcA())
39 print(objB.funcB())
40 
41 objB:myadd(10)
42 print("objA.a = " .. objA.a)
43 print("objB.a = " .. objB.a)

执行结果如下：

$ ./oop.lua 
objA.a = 1
this is funcA

--------------------
objB.a = 1
objB.b = 2
this is funcA

this is funcB

objA.a = 1
objB.a = 11

代码说明

基类(父类) A

首先来分析下4-25行的代码。

4-9行：定义父类A的成员变量和函数(按照C++中的习惯，可以叫做方法)，可以看出Lua语言中的函数是“一等公民”，是可以赋值给一个变量的。

11-16行：相当于是构造函数，用来创建一个父类A的对象。

18-20行：给父类A增加一个函数，待会在分析子类B的时候再说。

22行：调用A:new()函数，创建一个类A的对象，赋值给变量objA。

在A:new()函数中，关键是第13行代码：此时self等于A，就相当于是A.__index = A，这是合法的。

因为函数的调用方式是A:new()，Lua的语法糖会把A作为第一个参数传递给new()函数的第一个隐藏参数self。

然后执行14行的setmetatable(t, self)，相当于把表t的元表设置为A。

以上两行搞明白之后，23-24行的打印语句就简单了：

23行：因为表objA中没有成员a，但是objA被设置了元表A，而且该元表A带有__index属性，该属性的值是表A自己，于是就到A中查找是否有成员a，于是就打印出：

objA.a = 1

__index 属性的值，可以是一个表，可以是一个函数; 只不过这里特殊一点：__index 设置为 A 自己;

24行：查找函数的过程是一样的，找到元表A的__index属性的值，也就是表A自己中的funcA函数，然后调用，打印出：

this is funcA

派生类(子类) B

28-33行：定义了子类B，其实它也是一个对象。

在创建函数A:new(t)中，参数t的值是：

local t = {
    b = 2,
    funcB = function()
        print("this is funcB")
    end
}

此时，self仍然是父类A，B的创建过程与objA的创建过程是一样的，只不过给参数t设置了子类B自己的成员变量和函数。

所以，B的元表被设置为A(14行代码的功劳)，当然了A的__index仍然被设置为A自己。

关键是35行：objB = B:new()，得仔细唠唠。

子类B并没有自己的new函数，但是类B(也是一个 table) 的元表被设置为A，并且A.__index = A，所以最终就找到了A中的new函数，也就是11-16行代码。

进入这个函数中时，第一个隐藏参数self被设置为 B 了，因为函数调用形式是：B:new()。

所以：

13 行 self.__index = self 相当于设置 B.__index = B 14 行 etmetatable(t, self) 相当于把表 t 的元表设置为 B

new()函数返回之后，就把t赋值给objB。

下面再看一下36-39行的打印语句：

36 print("objB.a = " .. objB.a)
37 print("objB.b = " .. objB.b)
38 print(objB.funcA())
39 print(objB.funcB())

36行：objB中并没有成员a，但是objB的元表是B，而且B.__index = B，所以就到B中去查找a。

虽然B中也没有a，但是B的元表是A，而且A.__index = A，所以就在A中找到了成员a，打印出：

objB.a = 1

37行：objB中并没有成员b，但是objB的元表是B，而且B.__index = B，所以在B中找到了成员b，因此打印出：

objB.b = 2

37和38行的查找过程是类似的，只不过换成了函数而已。

子类对象操作自己的变量

41行：objB:myadd(10)。

查找myadd函数的过程与查找obj.a的过程是一样的，这里再唠叨一遍：

1. objB 中并没有函数 myadd，但是 objB 的元表是 B，而且 B.__index = B，所以就到 B 中去查找 myadd;
2. 虽然 B 中也没有 myadd，但是 B 的元表是 A，而且 A.__index = A，所以就在 A 中找到了函数 myadd;

于是就调用了函数：

18 function A:myadd(num)
19         self.a = self.a + num
20 end

而且self等于objB，因此函数体中就等于是：

objB.a = objB.a + 10

加法表达式中的objB.a的读取过程，上面已经描述过了，最终定位到的是父类A中的a，即：1。

1 + 10 = 11，然后把11赋值给objB.a。

在赋值操作中，被赋值的objB.a就不再是父类A中的那个a了！

因为objB本质是一个table，给objB设置键值对的时候:

1. 如果键已经存在了，那么就直接设置该键的值;
2. 如果键不存在，那么 lua 会看它的元表中是否有 __newindex 字段(可以是一个table，也可以是一个函数);

2-1. 如果有 __newindex 字段，那么就是调用 __newindex (如果是一个函数)，或者在 __newindex 中添加键值对(如果是一个table); 2-2. 如果没有 __newindex 字段，那么就直接在 objB 中存储该键值对;

根据上面这个规则，就会设置objB.a = 11。

明白以上这些之后，42和43行的打印语句就不复杂了。

42行：objA最终找到的a是父类A中的成员a，打印出：objA.a = 1。

43行：objB中自己已经有了成员a，所以打印出：objB.a = 11。

继续往下继承

有了上面的基础，再从子类B中派生出类C，C派生出类D... 都不是什么问题了，如下所示：

C = B:new()
objC = C:new()
print("objC.a = " .. objC.a)
print("objC.b = " .. objC.b)
print(objC.funcA())
print(objC.funcB())

感兴趣的读者可以自己测试一下。

------ End ------