Lua面向对象

Metatable的介绍：

Lua的table可以模拟面向对象，都得益于Metatable的强大之处。在一个table中，如果索引一个元素未能找到，解释器会去该table下的Metatable中的__index元素中去寻找，即table.Metatable.__index.xxx中寻找。

但是如果要修改table中的元素或赋值操作，但是该元素不存在，那么会在table中创建该元素，而不会去Metatable.__index中寻找。

类创建方法的实现方式：

--function.lua

--clone function
function Clone(object)
    local lookup_table = {}--复制元素查找表，为了防止递归无限复制元素
    local function _copy(object)
        if type(object) ~= "table" then --不是table元素就直接返回
            return object
        elseif lookup_table[object] then --是table但是已经在表里了，代表该table已经复制过了；即该table内如果有元素指向本身时候，复制该元素时就会查到表中有本身的记录，则直接把本体的table引用返回。
            return lookup_table[object] 
        end --如果是table并且没有复制过的table，则深度复制table中的数据，并把此table记录在表中，防止再次复制
        local new_table = {}
        lookup_table[object] = new_table --记录时如果Object是元素或函数，则下标是元素名字，如果是table，则下标是table的地址，所以不同层同名table也不会判定重复复制。
        for key,value in pairs(object) do
            new_table[_copy(key)] = _copy(value)
        end
        return new_table
    end
    return _copy(object)
end

--class create
class = function (classname,super)
    local cls
    -- inherited from Lua Object
    if super then
        cls = Clone(super)
        cls.super = super
        if not cls.Ctor then
            cls.Ctor = function() end
        end
    else
        cls = {Ctor = function() end}
    end

    cls.__cname = classname
    cls.__ctype = 2 -- lua
    cls.__index = cls
    
    function cls.New(...)
        local instance = setMetatable({},cls)
        instance:Ctor(...)
        return instance
    end
    return cls
end

分析：

1.class方法中两个参数，classname代表的是要创建的类的类名，super代表所创建类的基类。首先class判断是否有supper，如果没有基类，会为本类创建空的构造方法。如果有基类，则调用Clone方法来克隆基类，这里Clone方法会把基类的成员函数映射到派生类里面去。

2.New方法实现：这里会把构造出来的类的实例instance的元表设定成类table自身，并且由于类table自身的__index参数还是类table自身。instance中没有任何成员函数，用instance调用成员函数的时候，本是找不到函数的，但是因为instance里面的元表（Metatable）存在即指挥类自身，并且类自身里面还有__index。所以还会去类自身table中的__index中搜索，此时__index还是指向自身，所以自身的成员方法就能找到了。

3.类自身只放成员方法，不能放成员变量，原因如下：

a.由于Metatable的原理，即只有读的时候会去Metatable中找，写的时候如果instance中没有，不会去索引Metatable而是在instance中新增一个。

b.由于继承时候，Ctor构造方法的直接调用者是instance，所以各级构造方法构造的变量都会放到instance中，而非类自身table里。

Lua多实例（一个类可以获取多个类的对象）基类实现：

--object.lua
local Object = class("Object")
return Object

使用方法：

--multi.lua
local Object = require "object"
local Multi = class("Multi",Object)

function Multi:Ctor(...)
    --super constructor
    Object.Ctor(self)
    --class memebers constructor
    self.m_mem = 0
end
function Multi:Show()
    print(self.m_mem)
end
local instance1 = Multi:New()
instance1:Show()
local instance2 = Multi:New()
instance2:Show()

第一步：用class方法创建multi类继承于Object类。

第二步：派生类multi中的构造方法是Object.Ctor的引用，所以要重新写派生类multi的构造方法。multi类Ctor构造multi的数据时候，首先要在multi中构造父类的数据，所以要在派生类的Ctor中先调用父类的Ctor。这里必须使用Object.Ctor(self)，不能使用Object:Ctor。原理是这样的：调用起源是New方法中instance:Ctor，Object.Ctor(self)是在instance:Ctor中调用的，所以这里的self则是instance。如果写成Object:Ctor，则以后的Ctor参数则变成Object，这样父级的构造方法构造的数据就放不到instance中了。总体来说由于调用Ctor的调用者是instance，所以之后派生链上的所有Ctor方法的参数都是instance，即派生类的实例。

第三步：在super.Ctor调用之后构造派生类的成员变量，即self.m_mem = 0这一行。

第四步：定义multi类的方法Show，注意所有成员方法中的self也是instance，因为外部调用成员方法是用instance:func()的。

总结：类中的所有成员方法，包括Ctor方法和普通方法，调用者都是instance，即类的对象。self自然也是instance而非multi自身。

Lua单实例类（即一个类只能初始化一个对象）的实现：

--singleton.lua
local Object  = require "object"
local Singleton = class("Singleton",Object)

function Singleton:GetSingleton(...)
    if self._instance == nil then
	self._instance = self.New(...)
    end 
    return self._instance	
end 

return Singleton

分析：此处Singleton为单实例的最高基类，该类中添加的GetSingleton方法的实质作用是在所有以Singleton为基类的方法中都用该方法获取实例（第一次获取则初始化实例），而不用New方法。此方法的调用者是Singleton或派生类本身，所以传入的self也是Singleton或派生类本体，这时要在类本体中添加一个_instance的变量，并调用New来获取一个实例放在此变量中，这便是唯一的实例。

使用方法：

--single.lua
local Singleton = require "singleton"
local Single = class("Single",Singleton)

function Single:Ctor(...)
    --super constructor
    Singleton.Ctor(self)
    --class memebers constructor
    self.m_mem = 0
end
function Single:Show()
    print(self.m_mem)
end
local instance = Single:GetSingleton()
instance:Show()

派生类的重写构造方法是一样的，初始化实例的时候要用GetSingleton方法而非New方法。

Metatable的介绍：

Lua多实例（一个类可以获取多个类的对象）基类实现：

Lua单实例类（即一个类只能初始化一个对象）的实现：

图像解析两种基类的内存表示：

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