Lua 面向对象编程

在 Lua 中,我们可以使用表和函数实现面向对象。将函数和相关的数据放置于同一个表中就形成了一个对象。

请看文件名为 account.lua 的源码:

local _M = {}

local mt = { __index = _M }

function _M.deposit (self, v)
    self.balance = self.balance + v
end

function _M.withdraw (self, v)
    if self.balance > v then
        self.balance = self.balance - v
    else
        error("insufficient funds")
    end
end

function _M.new (self, balance)
    balance = balance or 0
    return setmetatable({balance = balance}, mt)
end

return _M

引用代码示例:

local account = require("account")

local a = account:new()
a:deposit(100)

local b = account:new()
b:deposit(50)

print(a.balance)  --> output: 100
print(b.balance)  --> output: 50

上面这段代码 "setmetatable({balance = balance}, mt)",其中 mt 代表 { __index = _M } ,这句话值得注意。根据我们在元表这一章学到的知识,我们明白,setmetatable 将 _M 作为新建表的原型,所以在自己的表内找不到 'deposit'、'withdraw' 这些方法和变量的时候,便会到 __index 所指定的 _M 类型中去寻找。

继承

继承可以用元表实现,它提供了在父类中查找存在的方法和变量的机制。在 Lua 中是不推荐使用继承方式完成构造的,这样做引入的问题可能比解决的问题要多,下面一个是字符串操作类库,给大家演示一下。

---------- s_base.lua
local _M = {}

local mt = { __index = _M }

function _M.upper (s)
    return string.upper(s)
end

return _M

---------- s_more.lua
local s_base = require("s_base")

local _M = {}
_M = setmetatable(_M, { __index = s_base })

function _M.lower (s)
    return string.lower(s)
end

return _M

---------- test.lua
local s_more = require("s_more")

print(s_more.upper("Hello"))   -- output: HELLO
print(s_more.lower("Hello"))   -- output: hello

成员私有性

在动态语言中引入成员私有性并没有太大的必要,反而会显著增加运行时的开销,毕竟这种检查无法像许多静态语言那样在编译期完成。下面的技巧把对象作为各方法的 upvalue,本身是很巧妙的,但会让子类继承变得困难,同时构造函数动态创建了函数,会导致构造函数无法被 JIT 编译。

在 Lua 中,成员的私有性,使用类似于函数闭包的形式来实现。在我们之前的银行账户的例子中,我们使用一个工厂方法来创建新的账户实例,通过工厂方法对外提供的闭包来暴露对外接口。而不想暴露在外的例如 balance 成员变量,则被很好的隐藏起来。

function newAccount (initialBalance)
    local self = {balance = initialBalance}
    local withdraw = function (v)
        self.balance = self.balance - v
    end
    local deposit = function (v)
        self.balance = self.balance + v
    end
    local getBalance = function () return self.balance end
    return {
        withdraw = withdraw,
        deposit = deposit,
        getBalance = getBalance
    }
end

a = newAccount(100)
a.deposit(100)
print(a.getBalance()) --> 200
print(a.balance)      --> nil