lua面向对象
在网上看了一篇介绍Lua面向对象的文件，觉得十分重要，于是把重点摘录下来。
元表概念
Lua中，面向对向是用元表这种机制来实现的。元表是个很“道家”的机制，很深遂，很强大，里面有一些基本概念比较难理解透彻。不过，只有完全理解了元表，才能对Lua的面向对象使用自如，才能在写Lua代码的高级语法时游刃有余。
首先，一般来说，一个表和它的元表是不同的个体（不属于同一个表），在创建新的table时，不会自动创建元表。
但是，任何表都可以有元表（这种能力是存在的）。
e.g.
t = {}
print(getmetatable(t)) --> nil，现在表t还没有元表
t0 = {}
setmetatable(t, t0) --> 挂接一个元表
assert(getmetatable(t) == t0) --> 表t有元表了，为t0
t1 = {}
setmetatable(t, t1) --> 换一个元表，ok
assert(getmetatable(t) == t1) --> 表t的元表现在为t1了
setmetatable(t, nil) --> 去掉表t的元表，ok
print(getmetatable(t)) --> nil，现在表t没有元表了
setmetatable(表1, 表2) 将表2挂接为表1的元表，并且返回经过挂接后的表1。
元表中的__metatable字段用于隐藏和保护元表。当一个表与一个赋值了__metatable的元表进行挂接时，用getmetatable操作这个表就会返回__metatable这个字段的值，而不是元表！用setmetatable操作这个表（即给这个表赋予新的元表），那么就会引发一个错误。
e.g.
t2 = {}
t3 = { __metatable = t2 }
t4 = {}
setmetatable(t4, t3)
assert(getmetatable(t4) == t2) --> 表t4的元表不为t3，而是t3中__metatable的值
t5 = {}
setmetatable(t4, t5) --> 修改t4的元表，报错，因为t4的元表中有__metatable字段
报错如下：
lua: test.lua:23: cannot change a protected metatable
stack traceback:
[C]: in function 'setmetatable'
obj.lua:23: in main chunk
[C]: ?
>Exit code: 1
__index方法
元表中的__index元方法，是一个非常强力的元方法，它为回溯查询（读取）提供了支持。而面向对象的实现基于回溯查找。
当访问一个table中不存在的字段时，实际上，如果这个表有元表的话，这种访问会促使Lua去查找元表中的__index元方法。如果没有这个元方法，那么访问结果就为nil。否则，就由这个元方法来提供最终的结果。
__index可以被赋值为一个函数，也可以是一个表。是函数的时候，就调用这个函数，传入参数（参数是什么后面再说），并返回若干值。是表的时候，就以相同的方式来重新访问这个表。（是表的时候，__index就相当于元字段了，概念上还是分清楚比较好，虽然在Lua里面一切都是值）
注意，这个时候，出现了三个表的个体了。这块很容易犯晕，我们来理一下。
我们直接操作的表，称为表A，表A的元表，称为表B，表B的__index字段被赋予的表，称为表C。整个过程是这样的，查找A中的一个字段，如果找不到的话，会去查看A有没有元表B，如果有的话，就查找B中的__index字段是否有赋值，这个赋值是不是某个表C，如果是的话，就再去C中查找有没有想访问的那个字段，如果找到了，就返回那个字段值，如果没找到，就返回nil。
对于没有元表的表，访问一个不存在的字段，就直接返回一个nil了。
__newindex是对应__index的方法，它的功能是“更新（写）”，两者是互补的。这里不细讲__newindex，但是过程很相似，灵活使用两个元方法会产生很多强大的效果。
从继承特性角度来讲，初步的效果使用__index就可以实现了。
面向对象的实现
一些面向对象的语言中提供了类的概念，作为创建对象的模板。在这些语言里，对象是类的实例。Lua不存在类的概念，每个对象定义他自己的行为并拥有自己的形状（shape）。然而，依据基于原型（prototype）的语言比如Self和NewtonScript，在Lua中仿效类的概念并不难。在这些语言中，对象没有类。相反，每个对象都有一个prototype（原型），当调用不属于对象的某些操作时，会最先会到prototype中查找这些操作。在这类语言中实现类（class）的机制，我们创建一个对象，作为其它对象的原型即可（原型对象为类，其它对象为类的instance）。类与prototype的工作机制相同，都是定义了特定对象的行为。
Lua中实现原型很简单，在上面分析的的那个三个表中，C就是A的原型。
原理讲通后，来一点小技巧。其实，上面说的三个表嘛，不一定就是完全不同的。A和C可以是同一个。看下面的例子。
A = {}
setmetatable( A, { __index = A } )
这时，相当于A是A自身的原型了，自己是自己的原型，是个很有趣的字眼。就是说在查找的时候，在自己身上找不到就不会去其他地方找了。不过，自身是自身的原型本身并没有多大用的。如果A能做为一个类，然后生成的新对象以A做为原型，这才有用，后面谈。
再看，自身也可以是自身的元表的。即A可以是A的元表。
A = {}
setmetatable( A, A )
这时就可以这样写了，
A.__index = 表或函数
自己是自己的元表有用处的，如果A.__index是赋予的一个表，至少能在内存中少产生一个表；而如果A.__index是一个函数，那么就会产生很简洁强大的效果。（__index为其本身的一个字段了，不是很简洁吗）
然后，元表B与原型表C也可以是同一个。
A = {}
B = {}
B.__index = B
setmetatable( A, B )
这时，一个表的元表，就是这个表的原型，在面向对象的概念里，就是这个表的类。
我们甚至可以这样来写：
A = {}
setmetatable( A, A )
A.__index = A
从语法原理上，是行得通的。但Lua解释器为了避免出现不必要的麻烦（循环定义），把这种情况给Kick掉了，如果这样写，会报错，并提示
loop in gettable
说真的，这样定义也确实没什么用处。
下面开始正式进入面向对象的实现。先引用一下Sputnik中的实现片断，
local Sputnik = {}local Sputnik_mt = {__metatable = {}, __index = Sputnik}function new(config, logger)-- 这里生成obj对象之后，obj的原型就是Sputnik了，而后面会有很多的Sputnik的方法定义local obj = setmetatable({}, Sputnik_mt)-- 这里的方法就是“继承”的Sputnik的方法obj:init(config)返回这个对象的引用return objend
由上面可见，两个表定义加上一个方法，实现了类以及由类产生对象的方案。因为这是在模块中，故new前面没有表名称。这种方式实现有个好处，就是在外界调用此模块的时候，使用
sputnik = require "sputnik"
然后，调用
s = sputnik.new()
就可以生成一个sputnik对象s了，这个对象会继承原型Sputnik（就是上面定义的那个表）的所有方法和属性。
但是，这种方法定义的，也有点问题，就是，类的继承实现上不方便。它只是在类的定义上，和生成对象的方式上比较方便，但是在类之间的继承上不方便。
下面，用另一种方式实现。
A = {balance = 0}function A:new (o) -- 其实函数的第一个参数是self，表示对象自身，此处lua支持使用冒号操作符省略了第一个参数self，写起来更简洁。用点号操作符的写法为：function A.new(self, t ) end】o = o or {} -- create object if user does not provide onesetmetatable(o, self)self.__index = selfreturn oend
从A中产生一个对象AA
AA = A:new() -- 调用的时候使用同样使用冒号操作符省略了第一个参数self，也可以使用点号操作符（点号操作符其实是引用表中key为字符串的元素的方法）：AA = A.new(A)。冒号的效果相当于在函数定义和函数调用的时候，增加一个额外的隐藏参数A
此时，AA就是一个新表了，它是一个对象，但也是一个类。它还可以继续如下操作：
s = AA:new()
AA中本来是没有new这个方法的，但它被赋予了一个元表（同时也是原型），这个时候是A，A中有new方法。AA通过__index回溯到A找到了new方法，并且执行new的代码，同时还会传入self参数。这就是奇妙所在，此时候传入的self参数引用的是AA这个表，而不再是第一次调用时A这个表了。因此 AA:new() 执行后，同样，是生成了一个新的对象s，同时这个对象以AA为原型，并且继承AA的所有内容。至此，我们不是已经实现了类的继承了吗？AA现在是A的子类，s是AA的一个对象实例。后面还可以以此类推，建立长长的继承链。
由上也可见，类与原型概念上还是有区别的，Lua是一种原型语言，这点体现的得很明显，类在这种语言中，就是原型，而原型仅仅是一个常规对象。实际上，lua并没有“类”，只有“值”，但是提供了一种链式的回溯机制，让一个表A可以隐式访问另一个表metaA的元素（数值、函数）。metaA可以被看作A的“祖先”，因此称为A的meta table。
下面，如果在A中定义了函数：
function A:acc( v )self.x = self.x + vendfunction A:dec( v )if v > self.x then error "not more than zero" endself.x = self.x - vend
然后，现在调用
s:acc(5)
那么，是这样调用的，先是查找s中有无acc这个方法，没有找到，然后去找AA中有无acc这个方法，还是没找到，就去A中找有无此方法，找到了。找到后，将指向s的self参数和5这个参数传进acc函数中，并执行acc的代码，执行里面代码的时候，这一句：
self.x = self.x + v
在表达式右端，self.x是一个空值，因为self现在指向的是s，因此，根据__index往回回溯，一直找到A中有一个x，然后引用这个x值，10，因此，上面表达式就变成
self.x = 10 + 5
右边计算得15，赋值给左边，但这时self.x没有定义，但是s（及s的元表）中也没有定义__newindex元方法，于是，就在self（此时为s）所指向的表里面新建一个x字段，然后将15赋值给这个字段。
经过这个操作之后，实例s中，就有一个字段（成员变量）x了，它的值为15。
下次，如果再调用
s:dec(10)
的话，就会做类似的回溯操作，不过这次只做方法的回溯，而不做成员变量x的回溯，因为此时s中已经有x这个成员变量了，执行了这个函数后，s.x会等于5。
综上，这就是整个类继承，及对象实例方法引用的过程了。不过，话还没说完。
AA作为A的子类，本身是可以有一些作为的，因为AA之下的类及对象在查找时，都会先通过它这一关，才会到它的父亲A那里去，因此，它这里可以重载A的方法，比如，它可以定义如下函数：
function AA:acc(v)
...
end
function AA:dec(v)
...
end
函数里面可以写入一些新的不一样的内容，以应对现实世界中复杂的差异性。这个特性用面向对象的话来说，就是子类可以覆盖父类的方法及成员变量（字段），也就是重载。这个特性是必须的。
AA中还可以定义一些A中没有的方法和字段，操作是一样的，这里提一下。
Lua中的对象还有一个很灵活强大的特性，就是无须为指定一种新行为而创建一个新类。如果只有一个对象需要某种特殊的行为，那么可以直接在该对象中实现这个行为。也就是说，在对象被创建后，对象的方法和字段还可以被增加，重载，以应对实际多变的情况。而毋须去劳驾类定义的修改。这也是类是普通对象的好处。更加灵活。
可以看出，A:new()这个函数是一个很关键的函数，在类的继承中起了关键性因素。不过为了适应在模块中使用的情况（很多），在function A:new(t)之外还定义一个
function new(t)
A:new(t)
end
将生成函数封装起来，然后，只需使用 模块名.new() 就可以在模块外面生成一个A的实例对象了。
差不多了吧，可以看到，这种类实现的机制是多么自洽，简洁，灵活，强大！不过要折磨下你的大脑了。
综合代码：
-- 对象A，也是一个类型（对象与类是一个东西，称之为原型）
A =
{
x = 10,
y = 20
}
function A:new(o)
o = o or {} -- create object if user does not provide one
setmetatable(o, self)
self.__index = self
return o
end
function new(o)
A:new(o)
end
function A:acc(v)
self.x = self.x + v
end
function A:dec(v)
if v > self.x then
error "not more than zero"
end
self.x = self.x - v
end
--从A中产生一个对象AA，也是子类型
AA = A:new()
-- 重载
function AA:acc(v)
self.x = self.x + v
print(self.x)
end
-- 子类中新增的方法
function AA:getx()
return self.x
end
--此时，AA就是一个新表了，它是一个对象，但也是一个类，是AA的子类。它还可以继续如下操作：
s = AA:new()
--然后，现在调用
s:acc(5)
s:dec(10)
print(s:getx())
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-- 综合示例二
Class = { x = 0 }
function Class:new(oo)
local o = oo or {}
setmetatable(o, self)
self.__index = self
return o
end
function Class:func1(a)
self.x = 100 -- self是通过点号调用成员变量
return self.x
end
function Class:func2()
local a = self:func1() -- self是通过冒号调用成员函数
print(a)
end
-- 创建一个对象
obj1 = Class:new()
obj1:func2() -- 对象通过冒号调用成员函数
-- 通过类名调用成员函数
Class:func2()
-- 定义一个子类
ChildClass = Class:new()
-- 重写父类中的函数
function ChildClass:func1(a)
return 200
end
-- 创建一个对象
obj2 = ChildClass:new()
obj2:func2()
-- 通过类名调用成员函数
ChildClass:func2()
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遗留问题：
全局变量存放在_G表中，局部变量存放在哪里？
函数的参数是局部变量吗？函数体中定义的变量是局部变量吗？
return 一个局部变量（例如表），是怎么做的？
function f(abc)
xzy = xzy or {}
pq = 1
return abc
end
--print(abc) -- nil
--print(xyz) -- nil
--print(pq) -- nil
for k, v in pairs(_G) do
print(k)
print(v)
end
