Stephen Liu

深入浅出、事半功倍
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Step By Step(Lua面向对象)

Posted on 2012-07-06 08:51 Stephen_Liu 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

    Lua中的table就是一种对象,但是如果直接使用仍然会存在大量的问题,见如下代码:

1 Account = {balance = 0}
2 function Account.withdraw(v)
3 Account.balance = Account.balance - v
4 end
5 --下面是测试调用函数
6 Account.withdraw(100.00)

    在上面的withdraw函数内部依赖了全局变量Account,一旦该变量发生改变,将会导致withdraw不再能正常的工作,如:

1 a = Account; Account = nil
2 a.withdraw(100.00) --将会导致访问空nil的错误。

    这种行为明显的违反了面向对象封装性和实例独立性。要解决这一问题,我们需要给withdraw函数在添加一个参数self,他等价于Java/C++中的this,见如下修改:

1 function Account.withdraw(self,v)
2 self.balance = self.balance - v
3 end
4 --下面是基于修改后代码的调用:
5 a1 = Account; Account = nil
6 a1.withdraw(a1,100.00) --正常工作。

    针对上述问题,Lua提供了一种更为便利的语法,即将点(.)替换为冒号(:),这样可以在定义和调用时均隐藏self参数,如:

1 function Account:withdraw(v)
2 self.balance = self.balance - v
3 end
4 --调用代码可改为:
5 a:withdraw(100.00)


    1. 类:
    Lua在语言上并没有提供面向对象的支持,因此想实现该功能,我们只能通过table来模拟,见如下代码及关键性注释:

 1 --[[
2 在这段代码中,我们可以将Account视为class的声明,如Java中的:
3 public class Account
4 {
5 public float balance = 0;
6 public Account(Account o);
7 public void deposite(float f);
8 }
9 --]]
10 --这里balance是一个公有的成员变量。
11 Account = {balance = 0}
12
13 --new可以视为构造函数
14 function Account:new(o)
15 o = o or {} --如果参数中没有提供table,则创建一个空的。
16 --将新对象实例的metatable指向Account表(类),这样就可以将其视为模板了。
17 setmetatable(o,self)
18 --在将Account的__index字段指向自己,以便新对象在访问Account的函数和字段时,可被直接重定向。
19 self.__index = self
20 --最后返回构造后的对象实例
21 return o
22 end
23
24 --deposite被视为Account类的公有成员函数
25 function Account:deposit(v)
26 --这里的self表示对象实例本身
27 self.balance = self.balance + v
28 end
29
30 --下面的代码创建两个Account的对象实例
31
32 --通过Account的new方法构造基于该类的示例对象。
33 a = Account:new()
34 --[[
35 这里需要具体解释一下,此时由于table a中并没有deposite字段,因此需要重定向到Account,
36 同时调用Account的deposite方法。在Account.deposite方法中,由于self(a对象)并没有balance
37 字段,因此在执行self.balance + v时,也需要重定向访问Account中的balance字段,其缺省值为0。
38 在得到计算结果后,再将该结果直接赋值给a.balance。此后a对象就拥有了自己的balance字段和值。
39 下次再调用该方法,balance字段的值将完全来自于a对象,而无需在重定向到Account了。
40 --]]
41 a:deposit(100.00)
42 print(a.balance) --输出100
43
44 b = Account:new()
45 b:deposit(200.00)
46 print(b.balance) --输出200


    2. 继承:
    继承也是面向对象中一个非常重要的概念,在Lua中我们仍然可以像模拟类那样来进一步实现面向对象中的继承机制,见如下代码及关键性注释:

 1 --需要说明的是,这段代码仅提供和继承相关的注释,和类相关的注释在上面的代码中已经给出。
2 Account = {balance = 0}
3
4 function Account:new(o)
5 o = o or {}
6 setmetatable(o,self)
7 self.__index = self
8 return o
9 end
10
11 function Account:deposit(v)
12 self.balance = self.balance + v
13 end
14
15 function Account:withdraw(v)
16 if v > self.balance then
17 error("Insufficient funds")
18 end
19 self.balance = self.balance - v
20 end
21
22 --下面将派生出一个Account的子类,以使客户可以实现透支的功能。
23 SpecialAccount = Account:new() --此时SpecialAccount仍然为Account的一个对象实例
24
25 --派生类SpecialAccount扩展出的方法。
26 --下面这些SpecialAccount中的方法代码(getLimit/withdraw),一定要位于SpecialAccount被Account构造之后。
27 function SpecialAccount:getLimit()
28 --此时的self将为对象实例。
29 return self.limit or 0
30 end
31
32 --SpecialAccount将为Account的子类,下面的方法withdraw可以视为SpecialAccount
33 --重写的Account中的withdraw方法,以实现自定义的功能。
34 function SpecialAccount:withdraw(v)
35 --此时的self将为对象实例。
36 if v - self.balance >= self:getLimit() then
37 error("Insufficient funds")
38 end
39 self.balance = self.balance - v
40 end
41
42 --在执行下面的new方法时,table s的元表已经是SpecialAccount了,而不再是Account。
43 s = SpecialAccount:new{limit = 1000.00}
44 --在调用下面的deposit方法时,由于table s和SpecialAccount均未提供该方法,因此访问的仍然是
45 --Account的deposit方法。
46 s:deposit(100)
47
48
49 --此时的withdraw方法将不再是Account中的withdraw方法,而是SpecialAccount中的该方法。
50 --这是因为Lua先在SpecialAccount(即s的元表)中找到了该方法。
51 s:withdraw(200.00)
52 print(s.balance) --输出-100


    3. 私密性:
    私密性对于面向对象语言来说是不可或缺的,否则将直接破坏对象的封装性。Lua作为一种面向过程的脚本语言,更是没有提供这样的功能,然而和模拟支持类与继承一样,我们仍然可以在Lua中通过特殊的编程技巧来实现它,这里我们应用的是Lua中的闭包函数。该实现方式和前面两个示例中基于元表的方式有着很大的区别,见如下代码示例和关键性注释:

 1 --这里我们需要一个闭包函数作为类的创建工厂
2 function newAccount(initialBalance)
3 --这里的self仅仅是一个普通的局部变量,其含义完全不同于前面示例中的self。
4 --这里之所以使用self作为局部变量名,也是为了方便今后的移植。比如,以后
5 --如果改为上面的实现方式,这里应用了self就可以降低修改的工作量了。
6 local self = {balance = initialBalance} --这里我们可以将self视为私有成员变量
7 local withdraw = function(v) self.balance = self.balance - v end
8 local deposit = function(v) self.balance = self.balance + v end
9 local getBalance = function() return self.balance end
10 --返回对象中包含的字段仅仅为公有方法。事实上,我们通过该种方式,不仅可以实现
11 --成员变量的私有性,也可以实现方法的私有性,如:
12 --local privateFunction = function() --do something end
13 --只要我们不在输出对象中包含该方法的字段即可。
14 return {withdraw = withdraw, deposit = deposit, getBalance = getBalance}
15 end
16
17 --和前面两个示例不同的是,在调用对象方法时,不再需要self变量,因此我们可以直接使用点(.),
18 --而不再需要使用冒号(:)操作符了。
19 accl = newAccount(100.00)
20 --在函数newAccount返回之后,该函数内的“非局部变量”表self就不再能被外部访问了,只能通过
21 --该函数返回的对象的方法来操作它们。
22 accl.withdraw(40.00)
23 print(acc1.getBalance())

    事实上,上面的代码只是给出一个简单的示例,在实际应用中,我们可以将更多的私有变量存放于上例的局部self表中。