前言

Lua中每个值都可具有元表。元表是普通的Lua表，定义了原始值在某些特定操作下的行为。你可通过在值的原表中设置特定的字段来改变作用于该值的操作的某些行为特征。

例如，当数字值作为加法的操作数时，Lua检查其元表中的__add字段是否有个函数。如果有，Lua调用它执行加法。

我们称元表中的键为事件（event），称值为元方法（metamethod）。前述例子中的事件是add，元方法是执行加法的函数。

可通过函数getmetatable查询任何值的元表。

在table中，我可以重新定义的元方法有以下几个：

__add(a, b) --加法
__sub(a, b) --减法
__mul(a, b) --乘法
__div(a, b) --除法
__mod(a, b) --取模
__pow(a, b) --乘幂
__unm(a) --相反数
__concat(a, b) --连接
__len(a) --长度
__eq(a, b) --相等
__lt(a, b) --小于
__le(a, b) --小于等于
__index(a, b) --索引查询
__newindex(a, b, c) --索引更新（PS：不懂的话，后面会有讲）
__call(a, ...) --执行方法调用
__tostring(a) --字符串输出
__metatable --保护元表

Lua中的每一个表都有其Metatable。Lua默认创建一个不带metatable的新表

t = {}
print(getmetatable(t)) --> nil

可以使用setmetatable函数设置或者改变一个表的metatable

t1 = {}
setmetatable(t, t1)
assert(getmetatable(t) == t1)

任何一个表都可以是其他一个表的metatable，一组相关的表可以共享一个metatable（描述他们共同的行为）。一个表也可以是自身的metatable（描述其私有行为）。

接下来就介绍介绍如果去重新定义这些方法。

算术类的元方法

现在我使用完整的实例代码来详细的说明算术类元方法的使用。

Set = {}
local mt = {} -- 集合的元表
 
-- 根据参数列表中的值创建一个新的集合
function Set.new(l)
    local set = {}
     setmetatable(set, mt)
    for _, v in pairs(l) do set[v] = true end
     return set
end
 
-- 并集操作
function Set.union(a, b)
    local retSet = Set.new{} -- 此处相当于Set.new({})
    for v in pairs(a) do retSet[v] = true end
    for v in pairs(b) do retSet[v] = true end
    return retSet
end
 
-- 交集操作
function Set.intersection(a, b)
    local retSet = Set.new{}
    for v in pairs(a) do retSet[v] = b[v] end
    return retSet
end
 
-- 打印集合的操作
function Set.toString(set)
     local tb = {}
     for e in pairs(set) do
          tb[#tb + 1] = e
     end
     return { .. table.concat(tb, , ) .. }
end
 
function Set.print(s)
     print(Set.toString(s))
end

现在，我定义“+”来计算两个集合的并集，那么就需要让所有用于表示集合的table共享一个元表，并且在该元表中定义如何执行一个加法操作。首先创建一个常规的table，准备用作集合的元表，然后修改Set.new函数，在每次创建集合的时候，都为新的集合设置一个元表。代码如下：

Set = {}
local mt = {} -- 集合的元表
 
-- 根据参数列表中的值创建一个新的集合
function Set.new(l)
    local set = {}
     setmetatable(set, mt)
    for _, v in pairs(l) do set[v] = true end
     return set
end

在此之后，所有由Set.new创建的集合都具有一个相同的元表，例如：

local set1 = Set.new({10, 20, 30})
local set2 = Set.new({1, 2})
print(getmetatable(set1))
print(getmetatable(set2))
assert(getmetatable(set1) == getmetatable(set2))

最后，我们需要把元方法加入元表中，代码如下：

mt.__add = Set.union

这以后，只要我们使用“+”符号求两个集合的并集，它就会自动的调用Set.union函数，并将两个操作数作为参数传入。比如以下代码：

local set1 = Set.new({10, 20, 30})
local set2 = Set.new({1, 2})
local set3 = set1 + set2
Set.print(set3)

在上面列举的那些可以重定义的元方法都可以使用上面的方法进行重定义。现在就出现了一个新的问题，set1和set2都有元表，那我们要用谁的元表啊？虽然我们这里的示例代码使用的都是一个元表，但是实际coding中，会遇到我这里说的问题，对于这种问题，Lua是按照以下步骤进行解决的：
对于二元操作符，如果第一个操作数有元表，并且元表中有所需要的字段定义，比如我们这里的__add元方法定义，那么Lua就以这个字段为元方法，而与第二个值无关；对于二元操作符，如果第一个操作数有元表，但是元表中没有所需要的字段定义，比如我们这里的__add元方法定义，那么Lua就去查找第二个操作数的元表；如果两个操作数都没有元表，或者都没有对应的元方法定义，Lua就引发一个错误。以上就是Lua处理这个问题的规则，那么我们在实际编程中该如何做呢？

比如set3 = set1 + 8这样的代码，就会打印出以下的错误提示：

lua: test.lua:16: bad argument #1 to 'pairs' (table expected, got number)

但是，我们在实际编码中，可以按照以下方法，弹出我们定义的错误消息，代码如下：

function Set.union(a, b)
     if getmetatable(a) ~= mt or getmetatable(b) ~= mt then
          error(metatable error.)
     end
 
    local retSet = Set.new{} -- 此处相当于Set.new({})
    for v in pairs(a) do retSet[v] = true end
    for v in pairs(b) do retSet[v] = true end
    return retSet
end

当两个操作数的元表不是同一个元表时，就表示二者进行并集操作时就会出现问题，那么我们就可以打印出我们需要的错误消息。

上面总结了算术类的元方法的定义，关系类的元方法和算术类的元方法的定义是类似的，这里不做累述。

Lua中的元表与元方法(一)

前言

算术类的元方法

__t