lua下的简单OO实现

2022-07-12 20:32:46

笔者学习了当前（文末各文献）lua下的各种OO实现方法。略作笔记。

也提出了一些自己的想法。主要还是记录供将来着之参考。

1.概述

首先【2】PIL第二版中给出了OO的基于table的实现方式，核心方法是基于setmetatable方法。当检索到自己未提供的方法时，递归检索父类。文【5】给出了给出了基于闭包的实现方法。文【6】给出了is-a的方法的实现。文7给出了clone的实现。文【8】测试了基于table和closure的两种方案，并给出结论。

文【1】存储父类方法到本地能够减少调用回溯的开销，并给出了基于closure的分离类和实例的方法。

综合来看1是较好的，但是1也有其不足，比如祖父类的一个方法可能孙子类需要，父类不需要，可以跨代存储。

但是这些都是看应用环境的。

本着学习和应用的目的，笔者逐一实现以上各种方案。逐步改版。耗费大概2日。

lua下想实现OO还是，其一项目中多个模块有类似功能，可以抽象出来成为基类（别的方法也行），其二有几个大模块，功能类似于是跑车，出租车，公交车的功能，使用OO的思想来设计能够更大化DRY，维护更方便。

主要还是以锻炼LUA下的调试能力，学习lua下OO为主吧。

目前只是实现类的几个基本功能：1.继承、2.多态。以达到DRY复用的效果。

未实现：构造、析构函数。多重继承、接口等等

2.主要的知识点

1.元表

table类型都有一个元表。在元表中，定义默认方法的实现，比如add=>+,sub=》-。

这里用到了index和newindex

"index": 索引 table[key]时，当table不是表或者表中无该key 时触发；换句话说就是当调用父类方法的时候在这里操作。他可以是一个表（继续调用），也可以是一个这样的函数

function __index(table,key) return functionbody end

同理newindex。当table[key]=value时，当table不是表或者表中无该key 时触发，无key也就是说可以是这样的情况，创建新的属性或者方法。

function __newindex(table,key，value) table[key]=value end

2. setmetatable (table, metatable)

给指定表设置元表。如果 metatable 是 nil，将指定表的元表移除。如果原来那张元表有 "__metatable" 域，抛出一个错误。

3.历次实现

第一版；new的时候将自己作为新对象的元表。

---------------------------------------------------------------------------------------

baseclass={}

function baseclass:new (o)

      o = o or {}   -- create object if user does not provide one

      o.super=baseclass --  keep base class

      setmetatable(o, self)

      self.__index = self

      return o

end

function baseclass:classname()

return  "baseclass"

end

function baseclass:ctor()

    return "baseclassctor"

end

a1class=baseclass:new()

a1class.classname()

function a1class:classname()

    return "a1class"

end

print (a1class.classname()=="a1class")-- check overwrite

print (a1class.ctor()) --check  Inheritance

--print (a1class.super:classname())

---------------------------------------------------------------------------------------

第二版：适用方法替代表table

好处：需要的时候才去遍历基类查找，而非实时new的时候就复制。

涉及到一个知识__index接收了哪些参数，

t1.__index(t1,"function_name")

所以：function __index(tablename,keyname)

------------------------------------------------------

--V2

------------------------------------------------------

baseclass={}

baseclass.level=

baseclass.__index=baseclass

function baseclass:new (o)

      o = o or {}   -- create object if user does not provide one

      o.super=self --  keep base class

      setmetatable(o,

        {__index=function(tablename,keyname)

            -- two way to do it

            return self[keyname] -- or     return o.super[keyname]

        end

        }

      )

      o.__index=o

      --self.__index = self

      return o

end

function baseclass:classname()

return  "baseclass"

end

function baseclass:ctor()

    return "baseclassctor"

end

------------------------------------------------------

a1class=baseclass:new()

a1class.classname()

function a1class:classname()

    return "a1class"

end

--[[

function a1class:new (o)

      o = o or {}   -- create object if user does not provide one

      o.super=self --  keep base class

      setmetatable(o,

        {__index=function(tablename,keyname)

            return self[keyname]

        end

        }

      )

      o.__index=o

      --self.__index = self

      return o

end

--]]

---

print (a1class:classname()=="a1class")-- check overwrite

print (a1class.level==)-- check base class 's property

print (a1class:ctor()=="baseclassctor") --check  Inheritance

print ("-----------b-----------")

b1Class=a1class:new()

print (b1Class:ctor()=="baseclassctor")

print (b1Class:classname()==a1class:classname())--check

------------------------------------------------------

第三版：若子类需要则传递保存下来

1.保存基类方法到派生类

2.增加tostring(table)来验证调用的路径

------------------------------------------------------

--V3

------------------------------------------------------

baseclass={}

baseclass.level=

baseclass.__index=baseclass

function baseclass:new (o)

      o = o or {}   -- create object if user does not provide one

      o.super=self --  keep base class

      setmetatable(o,

        {__index=function(tablename,keyname)

            -- two way to do it

            print ("invoke func "..keyname..

            " from "..tostring(tablename).." now is "..tostring(self) )

             func= self[keyname]

             if  func then

                o[keyname]=func

                --print ("keep it "..keyname.." in "..tostring(self))

             end

            return func -- or     return o.super[keyname]

        end

        }

      )

      o.__index=o

      --self.__index = self

      return o

end

function baseclass:classname()

return  "baseclass"

end

function baseclass:ctor()

    return "baseclassctor"

end

------------------------------------------------------

a1class=baseclass:new()

a1class.classname()

function a1class:classname()

    return "a1class"

end

print (a1class:classname()=="a1class")-- check overwrite

print (a1class.level==)-- check base class 's property

--print (a1class:ctor()=="baseclassctor") --check  Inheritance

b1Class=a1class:new()

function b1Class:classname()

    return "b1Class"

end

--print (b1Class:ctor()=="baseclassctor")

print (b1Class:classname()~=a1class:classname())--check

print (b1Class.level==)-- check base class 's property

print ("--------check drived class search")

print (b1Class:ctor())-- check base class 's property

print (b1Class:ctor())-- check base class 's property

------------------------------------------------------

print ("baseclass is "..tostring(baseclass))

print ("a1class is "..tostring(a1class))

print ("b1Class is "..tostring(b1Class))

第四版：替代new的方式直接一个函数生成类

drivedclass==class(baseclass)

1.直接替代call方法

2.function 方式

第四版：替代new的方式直接一个函数生成类

drivedclass==class(baseclass)

.直接替代call方法

.function 方式

------------------------------------------------------

--V4

------------------------------------------------------

function class (baseclass)

    local o =   {}

    o.super=baseclass --  keep base class

    setmetatable(o,

        {__index=function(tablename,keyname)

        --    print ("invoke func "..keyname..

        --    " from "..tostring(tablename).." now is "..tostring(baseclass) )

             func= baseclass[keyname]

             if  func then

                o[keyname]=func

                --print ("keep it "..keyname.." in "..tostring(self))

             end

            return func -- or     return o.super[keyname]

        end

        }

      )

      return o

end

------------------------------------------------------

baseclass=class()

baseclass.level=

function baseclass:classname()

return  "baseclass"

end

function baseclass:ctor()

    return "baseclassctor"

end

a1class=class(baseclass)

function a1class:classname()

    return "a1class"

end

print (a1class:classname()=="a1class")-- check overwrite

print (a1class.level==)-- check base class 's property

print (a1class:ctor())-- check base class 's property

--print (a1class:ctor()=="baseclassctor") --check  Inheritance

b1Class=class(a1class)

--function b1Class:classname()     return "b1Class" end

print (b1Class:classname())-- y

------------------------------------------------------end

第五版尝试跨越中间，从基类复制到最终的派生类

1.明白自己处于初次调用（？）和找到该方法的基类（func not nil可以知道），跨代复制？每次进入基类的时候，存入一个全局表？

比如设定一个栈;每次进入基类查找的时候就压，直到最后退出的时候才真正给方法并保存。或者计数也行。已计数完成

2.将找到的方法存储到一个跨所有代的。

上面2种方法都需要在class外面闭包一个变量？

------------------------------------------------------

--V5

------------------------------------------------------

 --o =   {}

 local indexlevel=

-----------------------------

function class (baseclass)

    local o =   {}

    o.indexlevel=

    o.super=baseclass --  keep base class

    setmetatable(o,

        {__index=function(tablename,keyname)

            print ("invoke func "..keyname..

        " from "..tostring(tablename).." now is "..tostring(baseclass) )

            print (" enter    indexlevel: "..indexlevel)

            indexlevel=indexlevel+

             func= baseclass[keyname]

            indexlevel= indexlevel-

            print (" leave    indexlevel: "..indexlevel)

            if indexlevel== then

                if  func then

                    o[keyname]=func

                print ("keep it "..keyname.." in "..tostring(baseclass))

                end

            end

            return func

        end

        }

      )

      ---

    o.tablefunctions={}

      return o

end

------------------------------------------------------

baseclass=class()

baseclass.level=

function baseclass:classname()

return  "baseclass"

end

function baseclass:ctor()

    return "baseclassctor"

end

a1class=class(baseclass)

function a1class:classname()

    return "a1class"

end

b1Class=class(a1class)

print ("--------check drived class search")

print (b1Class:ctor())-- check base class 's property

print (b1Class:ctor())-- check base class 's property

------------------------------------------------------

print ("-------------------------------")

print ("baseclass is "..tostring(baseclass))

print ("a1class is "..tostring(a1class))

print ("b1Class is "..tostring(b1Class))

第六版学习云风 1：·自定义一个函数容器

1.保存class属性进全局table

2.给每个类一个方法容器(表)，索引父类的时候直接索引该表。

4.表赋值操作实际是做了什么操作？~~~

setmetatable无法正常调用 __newindex，当设定了o的_index的时候

对同一个对象设置 setmeattable的 index 和newindex时候，newindex会失效

因为方法覆盖了。

5.使用新的class[xx]容器来存储新到的方法，索引本类中和父类中的方法

------------------------------------------------------

--V6

------------------------------------------------------

-------------------------------

 --o =   {}

-- local indexlevel=0

 local _class={} -- store global var

-----------------------------

function class (baseclass)

    local o =   {}

    o.super=baseclass --  store base class

    _class[o]={}

    --存储新到的方法

    local storeNewFunc=function(tablename,key,value)

        print ("set func "..key.." in "..tostring(tablename).." v is "..tostring(value) )

        _class[o][key]=value--store new func into  o

    end

    -- if base exist then add func lookup

    local searchFunc=function(t,key)

        local func=_class[t][key]

        if not func and baseclass then

            print (" search  baseclass "..key)

            func=baseclass[key]

            if func then

                o[key]=value

            end

        end

        if func then

                print (" func "..key.."   found ")

        else

                print (" func "..key.." nof found ")

        end

        return func

    end

    setmetatable(o,{__index=searchFunc,__newindex=storeNewFunc })

    return o

end

------------------------------------------------------

baseclass=class()

print ("-------------------------------")

function baseclass:classname()

    return  "baseclass"

end

print ("-------------------------------")

--print ("classname= "..baseclass:classname())-- check overwrite

print ("-------------------------------")

--print ("classname= "..baseclass:classname())-- check overwrite

function baseclass:ctor()

    return "baseclass_ctor"

end

a1class=class(baseclass)

function a1class:classname()

    return "a1class"

end

print ("---test class----------------------------")

print (a1class:classname()=="a1class")-- check overwrite

print (a1class:ctor()=="baseclass_ctor")-- check overwrite

print ("---test class 1----------------------------")

b1Class=class(a1class)

print ("---test class 2----------------------------")

print (b1Class:ctor())

print ("---test class 3----------------------------")

print (b1Class:ctor())

------------------------------------------------------

print ("-------------------------------")

print ("baseclass is "..tostring(baseclass))

print ("a1class is "..tostring(a1class))

print ("b1Class is "..tostring(b1Class))

第七版学习云风2：分离classtype和object

云风分离class和object的方法

 local _class={}

-----------------------------

function class (baseclass)

    local o =   {}

    o.super=baseclass --  store base class ,not nessary

    _class[o]={}

    o.new = function (...)

        local instance={}--instance

        setmetatable(instance,{__index=o,__newindex=o})

        --setmetatable(instance,{__index=searchFunc,__newindex=storeNewFunc })

        return instance

    end

    --存储新到的方法

    local storeNewFunc=function(tablename,key,value)

        print ("set func "..key.." in "..tostring(tablename).." v is "..tostring(value) )

        _class[o][key]=value--store new func into  o

    end

    --方法查找 if base exist then add func lookup

    local searchFunc=function(t,key)

        local func=_class[t][key]

        if not func and baseclass then

            print (" search  baseclass "..key)

            func=baseclass[key]

            if func then

                o[key]=func

            end

        end

        if func then

                print (" func "..key.."   found ")

        else

                print (" func "..key.." nof found ")

        end

        return func

    end

    setmetatable(o,{__index=searchFunc,__newindex=storeNewFunc })

    return o

end

------------------------------------------------------

baseclass=class()

print ("-------------------------------")

function baseclass:classname()

    return  "baseclass"

end

print ("-------------------------------")

--print ("classname= "..baseclass:classname())-- check overwrite

print ("-------------------------------")

--print ("classname= "..baseclass:classname())-- check overwrite

--dump(_class)

function baseclass:ctor()

    return "baseclass_ctor"

end

a1class=class(baseclass)

function a1class:classname()

    return "a1class"

end

b1Class=class(a1class)

bb1=b1Class.new()

print ("---test class 5----------------------------")

print (bb1:ctor())

print (bb1:ctor())

print (bb1:ctor())

4.个人小结

1.通过打印来调试，实在不行就debug吧。。

2.少点copy，适当手打，会免除一些基本错误。

3.以为懂的，不一定真的懂，有点模糊的话，看懂后，按自己的思路实现（手打）试试看。

4.代码格式蛮重要的。。。清晰的格式更容易审计代码

5.参考资料

1. 云风.在 Lua 中实现面向对象.http://blog.codingnow.com/2006/06/oo_lua.html 已阅

2.[作者]16 – Object-Oriented Programming.http://www.lua.org/pil/16.html 已阅

【存储父类方法到本地能够减少调用回溯的开销】包含系列方案

3. Lua下通过元表模拟OOP编程,继承多态.http://blog.csdn.net/yue7603835/article/details/41814203 （解释还行，）

4.http://www.360doc.com/content/14/0113/21/9200790_345058007.shtml（将self.__index=self放到了外面）

http://www.cnblogs.com/forwardpower/archive/2010/05/01/1725787.html

4.基于closure的lua面向对象编程.http://blog.csdn.net/hopingwhite/article/details/19980473

http://lua-users.org/wiki/ObjectOrientedProgramming

http://lua-users.org/wiki/InheritanceTutorial

7.http://lua-users.org/wiki/InheritanceTutorial

提供clone和is-a的方法

http://lua-users.org/wiki/ObjectOrientationClosureApproach

编码实现了两种方案并且给出结论：闭包class性能更好，适用于大的对象，table只适合小的。

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