lua下的简单OO实现

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=0
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==0)-- 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=0
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==0)-- 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==0)-- 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)
1.直接替代call方法
2.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=0
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==0)-- 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=0
-----------------------------
function class (baseclass)

    local o =   {}
    o.indexlevel=0
    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+1

             func= baseclass[keyname]



            indexlevel= indexlevel-1
            print (" leave    indexlevel: "..indexlevel)
            if indexlevel==0 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=0
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。