Lua，用什么方式做类表和实例化？

Question

问题来源于http://tylerneylon.com/a/learn-lua/ 教程包含代码：

Dog = {dog1 = 'original dog class'}
function Dog.new(self, ... )
    newObj = {sound = 'woof'}
    self.__index = self
    return setmetatable(newObj, self)
end

function Dog.makeSound(self, ... )
    print('I say' .. self.sound)
end

print('Dog=', Dog)
print('Dog.metatable=', getmetatable(Dog))  -- this will output nothing

myDog = Dog.new(Dog)
print('\nmyDog=', myDog)
print('myDog.metatable=', getmetatable(myDog))
myDog.makeSound(myDog)

这是教程中上述代码的结果：

wirelessprvnat-172-17-106-141:Programming frankhe$ th test2.lua
Dog=  {
  makeSound : function: 0x0a6cec20
  dog1 : "original dog class"
  new : function: 0x0a6cec00
}
Dog.metatable=  nil 

myDog=  {
  sound : "woof"
}
myDog.metatable=  {
  makeSound : function: 0x0a6cec20
  __index : 
    {
      makeSound : function: 0x0a6cec20
      __index : 
        {
          makeSound : function: 0x0a6cec20
          __index : 
            {
              makeSound : function: 0x0a6cec20
              __index : 
                {
                  makeSound : function: 0x0a6cec20
                  __index : {...}
                  dog1 : "original dog class"
                  new : function: 0x0a6cec00
                }
              dog1 : "original dog class"
              new : function: 0x0a6cec00
            }
          dog1 : "original dog class"
          new : function: 0x0a6cec00
        }
      dog1 : "original dog class"
      new : function: 0x0a6cec00
    }
  dog1 : "original dog class"
  new : function: 0x0a6cec00
}
I saywoof

一张额外的照片来更清楚地描述问题

尽管教程中的实现成功打印了 'I saywoof'，但 myDog 的元表显然不像我们预期的那样理想。因此，我的解决方案如下（差异在 Dog.new 中）：

function Dog.new(self, ... )
    newObj = {sound = 'woof'}
    return setmetatable(newObj, {__index = self})
end

我的解决方案的结果：

wirelessprvnat-172-17-106-141:Programming frankhe$ th test2.lua
Dog=  {
  makeSound : function: 0x0d7f2978
  dog1 : "original dog class"
  new : function: 0x0d7f2958
}
Dog.metatable=  nil 

myDog=  {
  sound : "woof"
}
myDog.metatable=  {
  __index : 
    {
      makeSound : function: 0x0d7f2978
      dog1 : "original dog class"
      new : function: 0x0d7f2958
    }
}
I saywoof

我的代码打印“I saywoof”并具有更精确的表结构。我想知道哪个实现是正确的，是教程中的还是我的？另外，我想知道教程中的代码为什么会生成Dog的元表的迭代定义。

Answer 1

让我们看一下 table 的结构Dog，它在构造一个 Dog 对象之后有一个__index这样的元方法集：

Dog = {}            --> table: 000000000079a510     
Dog.__index = Dog   --> table: 000000000079a510

当您打印Dog表时，键__index具有其包含表的值，这会导致递归。标准 Lua 不能很好地打印表格，所以这个print函数必须在 ~5 级后停止（即：__index : {...}它停止递归的地方）。正如@siffiejoe 在评论中提到的，这是一种将单个表用于对象方法和元方法的技术。

关于哪种实施是正确的；在 Lua 中有很多方法可以创建对象。示例类虽然没有错，但恕我直言，不必要地使用全局变量。它的实现通过Dog和泄漏到全局环境中newObj。孤立的问题不大，但是当作为较大程序的一部分时，这可能是难以找到错误的来源。另一种技术是将您的类实现为模块。使用局部变量进行实现并仅导出实例化新对象所需的内容。

例如，让我们看一下Dog类的重构：

-- class: dog.lua
--
local Dog = {}     -- the objects implementation
Dog.__index = Dog  -- also, its own metatable

-- instantiate a Dog object:
local function new(name, sound)
    local self = {
        name = name,
        sound = sound or 'woof'
    }
    return setmetatable(self, Dog)
end

-- implement object methods:
function Dog.say(self)
    print(('<%s> says: %s'):format(self.name, self.sound))
end

-- implement object metamethods (unique to Dog objects):
function Dog.__tostring(self)
    return ('Dog: %s'):format(self.name)
end

-- module exports:
return {
    new = new;       -- Dog constructor
    __object = Dog;  -- Dog object table/metatable
}

该模块导出一个构造函数，该构造函数知道如何Dog在不需要全局对象的情况下构建对象。

-- original example:
myDog = Dog.new(Dog)  --> must pass in the global Dog table to create new objects

-- vs --

-- refactored example:
local Dog = require 'dog'   --> Dog object factory
local myDog = Dog.new()     --> instantiate new Dog

可以通过链接元表并在new函数中调用父构造函数来处理继承：

-- class: colorfuldog.lua
--
local Dog = require 'dog'   -- import the parent class

local ColorfulDog = setmetatable({}, Dog.__object)  -- inherit from Dog
ColorfulDog.__index = ColorfulDog                   -- also, its own metatable

-- instantiate a new ColorfulDog object:
local function new(name, sound, color)
    local self = Dog.new(name, sound)  -- construct the parent first
    self.color = color
    return setmetatable(self, ColorfulDog)
end

-- implement or override object methods:
function ColorfulDog.lookat(self)
    print(('<%s> looks: %s'):format(self.name, self.color))
end

-- implement object metamethods (unique to ColorfulDog objects):
function ColorfulDog.__tostring(self)
    return ('ColorfulDog: %s'):format(self.name)
end

-- module exports
return {
    new = new;
    __object = ColorfulDog;
}

这样每个类都封装在自己的模块中，不会将实现细节泄漏到全局环境中。

-- script: test.lua
--
local Dog = require 'dog'
local ColorfulDog = require 'colorfuldog'

local d1 = Dog.new 'Rover'
local d2 = Dog.new('Max', 'arf!')
local d3 = ColorfulDog.new('Lassie', 'ruff', 'brown')

d1:say()  -- sugar for d1.say(d1)
d2:say()
d3:say()  -- inherited from Dog
d3:lookat()

print(d1, d2, d3) 

运行上述输出：

Dog = {}            --> table: 000000000079a510     
Dog.__index = Dog   --> table: 000000000079a510

就像我以前说过，有很多很多的方式在Lua创建类，这只是其中的一个例子。无论您选择实现对象，保持全局环境清洁仍然是一个好习惯。