这一章主要记录介绍 元表 和 元方法 和使用，如果对 元表 不熟悉的同学可以闪现Lua元表。
元方法 是元表中的某些字段，定义了表在特定操作下的行为。例如，当表进行加法运算时，Lua会检查元表中的__add字段，并使用它定义的行为。
1. 常见元方法
| 元方法 | 作用 |
|---|---|
| __index | 在表中访问不存在的键时触发。 |
| __newindex | 在表中对不存在的键赋值时触发。 |
| __add | 重载加法运算符 + ，如对两个表进行 + 时触发。 |
| __sub | 重载减法运算符 - ，如对两个表进行 - 时触发。 |
| __mul | 重载乘法运算符 * ，如对两个表进行 * 时触发。 |
| __div | 重载除法运算符 / ，如对两个表进行 / 时触发。 |
| __mod | 重载取模运算符 % ，如对两个表进行 % 时触发。 |
| __pow | 重载幂运算符 ^ ，如对两个表进行 ^ 时触发。 |
| __concat | 重载字符串连接运算符 .. ，如对两个表进行 .. 时触发。 |
| __eq | 重载相等比较运算符 == ，如对两个表进行 == 时触发。 |
| __lt | 重载小于比较运算符 < ，如对两个表进行 < 时触发。 |
| __le | 重载小于等于比较运算符 <= ，如对两个表进行 <= 时触发。 |
| __call | 将表当作函数调用时触发。 |
| __tostring | 定义 tostring() 函数的输出行为。 |
| __metatable | 设置元表的保护，外部无法获取或修改元表。 |
以上包含了所有的元方法，下面会针对每一个展开记录。
2. __index
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功能：
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在访问表中不存在的键时触发。
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用于提供默认值，实现继承等。
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参数：
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table：原始表（正在访问的表）。
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key：访问的键名。
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返回值：返回键对应的值。
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如果 __index 元方法是一个表，则从该表中查找键的值。
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如果 __index 元方法是一个函数，则会调用该函数并返回结果。
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示例：返回默认值
local t = {}
local mt = {__index = function(table, key)return "default value for " .. keyend
}
setmetatable(t, mt)print(t.foo) -- 输出 "default value for foo"
-
示例：实现简单继承
local Parent = {name = "Parent"}
local Child = {}
setmetatable(Child, {__index = Parent})print(Child.name) -- 输出 "Parent"
3. __newindex
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功能：
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在为表中不存在的键赋值时触发。
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参数：
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table：原始表（正在访问的表）。
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key：赋值的键名。
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value：赋值的值。
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返回值：无返回值。
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__newindex 元方法必须是一个函数，不能是表这是Lua的设计特点与 __index 明确区分。
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在表中赋值键时，如果元表中定义了 __newindex ，会调用该元方法不会直接修改原始表。
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示例：
local t = {}
local mt = {__newindex = function(_, key, value)print("Setting " .. key .. " = " .. value)end
}
setmetatable(t, mt)t.foo = "bar" -- 输出 "Setting foo = bar"
4. __add
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功能：
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定义 + 运算符的行为。
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参数：
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a：第一个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
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b：第二个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
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返回值：加法运算结果（类型任意）。
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当尝试对两个表使用 + 运算符时，Lua会调用元表的 __add 方法。
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示例：加法运算
local t1 = {value = 10}
local t2 = {value = 20}
local mt = {__add = function(a, b)return {value = a.value + b.value}end
}
setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)local t3 = t1 + t2
print(t3.value) -- 输出 30
5. __sub
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功能：
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定义 - 运算符的行为。
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参数：
-
a：第一个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
-
b：第二个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
-
-
返回值：减法运算结果（类型任意）。
-
当尝试对两个表使用 - 运算符时，Lua会调用元表的 __sub 方法。
-
示例：减法运算
local t1 = {value = 10}
local t2 = {value = 5}
local mt = {__sub = function(a, b)return {value = a.value - b.value}end
}
setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)local t3 = t1 - t2
print(t3.value) -- 输出 5
6. __mul
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功能：
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定义 * 运算符的行为。
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-
参数：
-
a：第一个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
-
b：第二个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
-
-
返回值：乘法运算结果（类型任意）。
-
当尝试对两个表使用 * 运算符时，Lua会调用元表的 __mul 方法。
-
示例：乘法运算
local t1 = {value = 4}
local t2 = {value = 5}
local mt = {__mul = function(a, b)return {value = a.value * b.value}end
}
setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)local t3 = t1 * t2
print(t3.value) -- 输出 20
7. __div
-
功能：
-
定义 / 运算符的行为。
-
-
参数：
-
a：第一个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
-
b：第二个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
-
-
返回值：除法运算结果（类型任意）。
-
当尝试对两个表使用 / 运算符时，Lua会调用元表的 __div 方法。
-
示例：除法运算
local t1 = {value = 10}
local t2 = {value = 2}
local mt = {__div = function(a, b)return {value = a.value / b.value}end
}
setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)local t3 = t1 / t2
print(t3.value) -- 输出 5
8. __mod
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功能：
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定义 % 运算符的行为。
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参数：
-
a：第一个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
-
b：第二个操作数，可以是表、数字或其他 Lua 数据类型。
-
-
返回值：取模运算结果（类型任意）。
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当尝试对两个表使用 / 运算符时，Lua会调用元表的 __div 方法。
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示例：取模运算
local t1 = {value = 10}
local t2 = {value = 3}
local mt = {__mod = function(a, b)return {value = a.value % b.value}end
}
setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)local t3 = t1 % t2
print(t3.value) -- 输出 1
9. __concat
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功能：
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定义 .. 运算符的行为。
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参数：
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a：第一个操作表。
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b：第二个操作表。
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返回值：连接结果。
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当尝试对两个表使用 .. 运算符时，Lua会调用元表的 __concat 方法。
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示例：
local t1 = {name = "Alice"}
local t2 = {name = "Bob"}
local mt = {__concat = function(a, b)return a.name .. " & " .. b.nameend
}
setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)print(t1 .. t2) -- 输出 "Alice & Bob"
10. __call
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功能：
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定义表被当作函数调用时的行为。
-
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参数：
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调用时传入的参数。
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返回值：调用结果。
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当表是函数并被调用时，Lua会调用元表的 __call 方法。
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示例：
local t = {}
local mt = {__call = function(_, arg)return "Called with argument: " .. argend
}
setmetatable(t, mt)print(t("Hello")) -- 输出 "Called with argument: Hello"
11. __tostring
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功能：
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定义 tostring() 函数的输出行为。
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参数：
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table：原始表。
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返回值：返回字符串表示。
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当表被放在 tostring() 内使用时，Lua会调用元表的 __tostring 方法。
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示例：
local t = {name = "Alice"}
local mt = {__tostring = function(table)return "Name: " .. table.nameend
}
setmetatable(t, mt)print(tostring(t)) -- 输出 "Name: Alice"
12. __metatable
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功能：
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用于保护表元，防止外部访问或修改元表。
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参数：
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无参数。
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返回值：如果设置了 __metatable 则返回保护值。
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提供外部只读访问，防止元表被修改导致意外行为。
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在复杂项目中，保护核心逻辑不被破坏。
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示例：
local t = {}
local mt = {__index = function(_, key)return "Default value for " .. keyend,__metatable = "Protected"
}
setmetatable(t, mt)print(t.foo) -- 输出 "Default value for foo"
print(getmetatable(t)) -- 输出 "Protected"-- 尝试修改元表
-- setmetatable(t, nil) -- 报错：cannot change protected metatable
12. 总结
| 元方法 | 功能 | 参数 | 返回值 |
|---|---|---|---|
| __index | 访问不存在的键 | table,key | 键的值 |
| __newindex | 拦截不存在的键的赋值 | table,key,value | 无 |
| __add | 重载加法运算符+ | a,b | 加法结果 |
| __concat | 重载字符串连接运算符.. | a,b | 连接结果 |
| __call | 定义表被调用时的行为 | ... | 调用结果 |
| __tostring | 自定义表的字符串表示 | table | 字符串 |
| __metatable | 保护元表 | 无 | 保护值或nil |
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通过元方法，可以深度自定义Lua表的行为，从而实现更多高级的功能。