Lua メタテーブル(Metatable)

Luaのテーブルでは、対応するキーを通じてアクセスして値を取得できますが、二つのテーブルに対して操作を行うことはできません。

したがって、Lua はメタテーブル（Metatable）を提供し、テーブルの動作を変更することができます。各動作には対応するメタメソッドが関連付けられます。

例えば、元テーブルを使用して、Lua がテーブルの足し算操作 a をどのように計算するかを定義できます。+b。

Lua が二つのテーブルを足し算に試みるとき、まずその二つのテーブルのうちの一つにメタテーブルがあるかをチェックし、その後 ' __add ' というフィールドがあるかをチェックします。' __add ' などの即時フィールドは、対応する値（通常は関数またはテーブル）が ' メタメソッド ' です。

メタテーブルを処理するために非常に重要な二つの関数があります：

• setmetatable(table, metatable): 指定されたテーブルにメタテーブル（metatable）を設定する際、メタテーブル（metatable）に __metatable キー値がある場合、setmetatable は失敗します。

• getmetatable(table): オブジェクトのメタテーブル（metatable）を返します。

以下の例では、指定されたテーブルにメタテーブルを設定する方法を示します：

mytable = {}　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　--　通常のテーブル　
mymetatable　=　{}　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　--　メタテーブル
setmetatable(mytable, mymetatable)　　　　　--　mymetatable を mytable のメタテーブルに設定します

上記のコードは一行で直接書けることもあります：

mytable = setmetatable({}, {})

以下は返されるオブジェクトのメタテーブルです：

getmetatable(mytable)　　　　　　　　　　　　　　　　　--　これは mymetatable を返します。

__index 元方法

これは metatable で最もよく使われるキーです。

テーブルにキーを通じてアクセスする際、そのキーに値がなく、Lua はテーブルの metatable（存在する場合を仮定）の __index キーを探します。__index がテーブルを含んでいる場合、Lua はそのテーブル内で対応するキーを検索します。

我们可以在使用 lua 命令进入交互模式查看：

$ lua
Lua　5.3.0     Copyright (C)　1994-2015　Lua.org, PUC-Rio
> other = { foo =　3　}　
> t = setmetatable({}, { __index = other })　
> t.foo
3
> t.bar
nil

もし __index が関数を含んでいる場合、Lua はその関数を呼び出し、テーブルとキーを引数として渡します。

__index 元方法はテーブル内の要素が存在するかどうかを確認し、存在しない場合は nil を返します。存在する場合は __index が結果を返します。

mytable　=　setmetatable({key1　=　"value1"},　{
　　__index　=　function(mytable,　key)
　　　　if　key　==　「key2「　then
　　　　　　return　「metatablevalue」
　　　　else
　　　　　　return　nil
　　　　end
　　end
)
print(mytable.key1,mytable.key2)

サンプルの出力結果は以下の通りです：

value1　　　　metatablevalue

サンプル解析：

• mytable 表に {key1 = 「value1「}。

• mytable はメタテーブルを設定し、メタメソッドは __index です。

• mytable 表に key1、見つかった場合はその要素を返します。見つからない場合は続行します。

• mytable 表に key2、見つかった場合は metatablevalue を返します。見つからない場合は続行します。

• メタテーブルに __index メソッドがあるかどうかを確認します。__index メソッドが関数であれば、その関数を呼び出します。

• メタテーブル内で「key」2「キーのパラメータ（mytable.key2設定済み（已設定），「key」2「パラメータが「metatablevalue」の場合、返します。それ以外の場合は mytable に対応するキーの値を返します。

以下のコードを簡単に書き換えることができます：

mytable　=　setmetatable({key1　=　"value1「}，　{　__index　=　{　key2　=　「metatablevalue」　}　})」
print(mytable.key1,mytable.key2)

まとめ

Lua がテーブルの要素を検索するルールは以下の通りです： 3 のステップ:

• 1.テーブル内を検索し、見つかった場合はその要素を返します。見つからない場合は続行します。

• 2.テーブルにメタテーブルがあるかどうかを確認します。メタテーブルがない場合は nil を返します。メタテーブルがある場合は続行します。

• 3.メタテーブルに __index メソッドがあるかどうかを確認します。__index メソッドが nil であれば nil を返します。__index メソッドがテーブルであれば、繰り返し 1、2、3；__index メソッドが関数の場合、その関数の返値を返します。

この部分の内容は作者の環子から提供されています：https://blog.csdn.net/xocoder/article/details/9028347

__newindex 元方法

__newindex 元方法はテーブルの更新に使用され、__index はテーブルのアクセスに使用されます。

あなたがテーブルの欠けているインデックスに値を代入した場合、インタプリタは __newindex 元方法を検索します：存在する場合はこの関数を呼び出し、代入操作を行いません。

以下示例演示了 __newindex 元方法的应用：

mymetatable　=　{}
mytable　=　setmetatable({key1　=　"value1「}，　{　__newindex　=　mymetatable　})」
print(mytable.key1)
mytable.newkey　=　"新值"}2"
print(mytable.newkey,mymetatable.newkey)
mytable.key1　=　"新值1"
print(mytable.key1,mymetatable.key1)

上記の例の実行結果は以下の通りです：

value1
nil　　　　新值2
新值1　　　　nil

以上の例では、テーブルに __newindex メソッドを設定しており、新しい索引キー(newkey)に値を割り当てるとき（mytable.newkey = "新値2"），会调用元方法，而不进行赋值。而如果对已存在的索引键(key1)，则会进行赋值，而不调用元方法 __newindex。

以下の例では rawset 関数を使用してテーブルを更新しています：

mytable　=　setmetatable({key1　=　"value1"},　{
　　__newindex　=　function(mytable,　key,　value)
　　　　　　　　　　　　　　　　rawset(mytable,　key,　"\""..value.."\"")
　　end
)
mytable.key1　=　"new　value"
mytable.key2　=　4
print(mytable.key1,mytable.key2)

上記の例の実行結果は以下の通りです：

new　value　　　　"4"

テーブルに演算子を追加する

以下の例では、二つのテーブルの加算操作を示しています：

--　テーブルの最大値を計算します、table.maxnはLuaで5.2このバージョンでは使用できません
--　テーブルの最大値を計算するためにカスタマイズされた関数table_maxnを使用します。これはテーブルの要素数を計算します。
function　table_maxn(t)
　　　　local　mn　=　0
　　　　for　k,　v　in　pairs(t)　do
　　　　　　　　if　mn　<　k　then
　　　　　　　　　　　　mn　=　k
　　　　　　　　end
　　　　end
　　　　return　mn
end
--　二つのテーブルの加算操作
mytable　=　setmetatable({　1,　2,　3　},　{
　　__add　=　function(mytable,　newtable)
　　　　for　i　=　1,　table_maxn(newtable)　do
　　　　　　table.insert(mytable,　table_maxn(mytable)+1,newtable[i])
　　　　end
　　　　return　mytable
　　end
)
secondtable　=　{4,5,6}
mytable　=　mytable　+　secondtable
　　　　　　　　for　k,v　in　ipairs(mytable)　do
print(k,v)
end

上記の例の実行結果は以下の通りです：

1　　　　1
2　　　　2
3　　　　3
4　　　　4
5　　　　5
6　　　　6

__add キーはメタテーブルに含まれており、加算操作が行われます。 テーブルに対する操作リストは以下の通りです：(注意：__は二つのアンダースコアで始まるテーブルです)

__call メソッド

__call メソッドは Lua で値を呼び出す際に呼び出されます。以下の例では、テーブルの要素の和を計算する方法を示しています：

--　テーブルの最大値を計算します、table.maxnはLuaで5.2このバージョンでは使用できません
--　テーブルの最大値を計算するためにカスタマイズされた関数table_maxnを使用します。これはテーブルの要素数を計算します。
function　table_maxn(t)
　　　　local　mn　=　0
　　　　for　k,　v　in　pairs(t)　do
　　　　　　　　if　mn　<　k　then
　　　　　　　　　　　　mn　=　k
　　　　　　　　end
　　　　end
　　　　return　mn
end
--　メタメソッド__callを定義
mytable　=　setmetatable({10},　{
　　__call　=　function(mytable,　newtable)
　　　　　　　　sum　=　0
　　　　　　　　for　i　=　1,　table_maxn(mytable)　do
　　　　　　　　　　　　　　　　sum　=　sum　+　mytable[i]
　　　　　　　　end
　　　　for　i　=　1,　table_maxn(newtable)　do
　　　　　　　　　　　　　　　　sum　=　sum　+　newtable[i]
　　　　　　　　end
　　　　　　　　return　sum
　　end
)
newtable　=　{10,20,30}
print(mytable(newtable))

上記の例の実行結果は以下の通りです：

70

__tostring メタメソッド

__tostring メタメソッドはテーブルの出力行動を変更するために使用されます。以下の例では、テーブルの出力内容をカスタマイズしています：

mytable　=　setmetatable({　10,　20,　30　},　{
　　__tostring　=　function(mytable)
　　　　sum　=　0
　　　　for　k,　v　in　pairs(mytable)　do
　　　　　　　　　　　　　　　　sum　=　sum　+　v
　　　　　　　　end
　　　　return　"テーブルの全要素の合計は　"　..　sum
　　end
)
print(mytable)

上記の例の実行結果は以下の通りです：

テーブルの全要素の合計は　60

この記事から、メタテーブルはコードの機能を大幅に簡素化できることが分かりますので、Luaのメタテーブルを理解することでより簡潔で優れたLuaコードを書くことができます。