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1.Lua 模块与包
模块类似于一个封装库，从 Lua 5.1 开始，Lua 加入了标准的模块管理机制，可以把一些公用的代码放在一个文件里，以 API 接口的形式在其他地方调用，有利于代码的重用和降低代码耦合度。
Lua 的模块是由变量、函数等已知元素组成的 table，因此创建一个模块很简单，就是创建一个 table，然后把需要导出的常量、函数放入其中，最后返回这个 table 就行。以下为创建自定义模块 module.lua，文件代码格式如下：
-- 文件名为 module.lua
-- 定义一个名为 module 的模块
module = {}
-- 定义一个常量
module.constant = "这是一个常量"
-- 定义一个函数
function module.func1()
io.write("这是一个公有函数！\n")
end
local function func2()
print("这是一个私有函数！")
end
function module.func3()
func2()
end
return module
由上可知，模块的结构就是一个 table 的结构，因此可以像操作调用 table 里的元素那样来操作调用模块里的常量或函数。
上面的 func2 声明为程序块的局部变量，即表示一个私有函数，因此是不能从外部访问模块里的这个私有函数，必须通过模块里的公有函数来调用.
require 函数
Lua提供了一个名为require的函数用来加载模块。要加载一个模块，只需要简单地调用就可以了。例如：
require("<模块名>")
或者
require "<模块名>"
执行 require 后会返回一个由模块常量或函数组成的 table，并且还会定义一个包含该 table 的全局变量。
-- test_module.lua 文件
-- module 模块为上文提到到 module.lua
require("module")
print(module.constant)
module.func3()
以上代码执行结果为：
这是一个常量
这是一个私有函数！
或者给加载的模块定义一个别名变量，方便调用：
-- test_module2.lua 文件
-- module 模块为上文提到到 module.lua
-- 别名变量 m
local m = require("module")
print(m.constant)
m.func3()
以上代码执行结果为：
这是一个常量
这是一个私有函数！
加载机制
对于自定义的模块，模块文件不是放在哪个文件目录都行，函数 require 有它自己的文件路径加载策略，它会尝试从 Lua 文件或 C 程序库中加载模块。
require 用于搜索 Lua 文件的路径是存放在全局变量 package.path 中，当 Lua 启动后，会以环境变量 LUA_PATH 的值来初始这个环境变量。如果没有找到该环境变量，则使用一个编译时定义的默认路径来初始化。
当然，如果没有 LUA_PATH 这个环境变量，也可以自定义设置，在当前用户根目录下打开 .profile 文件（没有则创建，打开 .bashrc 文件也可以），例如把 “~/lua/” 路径加入 LUA_PATH 环境变量里：
#LUA_PATH
export LUA_PATH="~/lua/?.lua;;"
文件路径以 “;” 号分隔，最后的 2 个 “;;” 表示新加的路径后面加上原来的默认路径。
接着，更新环境变量参数，使之立即生效。
source ~/.profile
这时假设 package.path 的值是：
/Users/dengjoe/lua/?.lua;./?.lua;/usr/local/share/lua/5.1/?.lua;/usr/local/share/lua/5.1/?/init.lua;/usr/local/lib/lua/5.1/?.lua;/usr/local/lib/lua/5.1/?/init.lua
那么调用 require(“module”) 时就会尝试打开以下文件目录去搜索目标。
/Users/dengjoe/lua/module.lua;
./module.lua
/usr/local/share/lua/5.1/module.lua
/usr/local/share/lua/5.1/module/init.lua
/usr/local/lib/lua/5.1/module.lua
/usr/local/lib/lua/5.1/module/init.lua
如果找过目标文件，则会调用 package.loadfile 来加载模块。否则，就会去找 C 程序库。
搜索的文件路径是从全局变量 package.cpath 获取，而这个变量则是通过环境变量 LUA_CPATH 来初始。
搜索的策略跟上面的一样，只不过现在换成搜索的是 so 或 dll 类型的文件。如果找得到，那么 require 就会通过 package.loadlib来加载它。
C 包
Lua和C是很容易结合的，使用C为Lua写包。
与Lua中写包不同，C包在使用以前必须首先加载并连接，在大多数系统中最容易的实现方式是通过动态连接库机制。
Lua在一个叫loadlib的函数内提供了所有的动态连接的功能。这个函数有两个参数:库的绝对路径和初始化函数。所以典型的调用的例子如下:
local path = “/usr/local/lua/lib/libluasocket.so”
local f = loadlib(path, “luaopen_socket”)
loadlib函数加载指定的库并且连接到Lua，然而它并不打开库（也就是说没有调用初始化函数），反之他返回初始化函数作为Lua的一个函数，这样我们就可以直接在Lua中调用他。
如果加载动态库或者查找初始化函数时出错，loadlib将返回nil和错误信息。我们可以修改前面一段代码，使其检测错误然后调用初始化函数：
local path = "/usr/local/lua/lib/libluasocket.so"
-- 或者 path = "C:\\windows\\luasocket.dll"，这是 Window 平台下
local f = assert(loadlib(path, "luaopen_socket"))
f() -- 真正打开库
一般情况下我们期望二进制的发布库包含一个与前面代码段相似的stub文件，安装二进制库的时候可以随便放在某个目录，只需要修改stub文件对应二进制库的实际路径即可。
将stub文件所在的目录加入到LUA_PATH，这样设定后就可以使用require函数加载C库了。
2.Lua元素
在 Lua table 中我们可以访问对应的key来得到value值，但是却无法对两个 table 进行操作。
因此 Lua 提供了元表(Metatable)，允许我们改变table的行为，每个行为关联了对应的元方法。
例如，使用元表我们可以定义Lua如何计算两个table的相加操作a+b。
当Lua试图对两个表进行相加时，先检查两者之一是否有元表，之后检查是否有一个叫"__add"的字段，若找到，则调用对应的值。"__add"等即时字段，其对应的值（往往是一个函数或是table）就是"元方法"。
有两个很重要的函数来处理元表：
setmetatable(table,metatable): 对指定 table 设置元表(metatable)，如果元表(metatable)中存在 __metatable 键值，setmetatable 会失败。
getmetatable(table): 返回对象的元表(metatable)。
以下实例演示了如何对指定的表设置元表：
mytable = {} -- 普通表
mymetatable = {} -- 元表
setmetatable(mytable,mymetatable) -- 把 mymetatable 设为 mytable 的元表
以上代码也可以直接写成一行：
mytable = setmetatable({},{})
以下为返回对象元表：
getmetatable(mytable) -- 这回返回mymetatable
__index 元方法
这是 metatable 最常用的键。
当你通过键来访问 table 的时候，如果这个键没有值，那么Lua就会寻找该table的metatable（假定有metatable）中的__index 键。如果__index包含一个表格，Lua会在表格中查找相应的键。
我们可以在使用 lua 命令进入交互模式查看：
$ lua
Lua 5.3.0 Copyright (C) 1994-2015 Lua.org, PUC-Rio
> other = { foo = 3 }
> t = setmetatable({}, { __index = other })
> t.foo
3
> t.bar
nil
如果__index包含一个函数的话，Lua就会调用那个函数，table和键会作为参数传递给函数。
__index 元方法查看表中元素是否存在，如果不存在，返回结果为 nil；如果存在则由 __index 返回结果。
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
__index = function(mytable, key)
if key == "key2" then
return "metatablevalue"
else
return nil
end
end
})
print(mytable.key1,mytable.key2)
实例输出结果为：
value1 metatablevalue
实例解析：
mytable 表赋值为 {key1 = “value1”}。
mytable 设置了元表，元方法为 __index。
在mytable表中查找 key1，如果找到，返回该元素，找不到则继续。
在mytable表中查找 key2，如果找到，返回 metatablevalue，找不到则继续。
判断元表有没有__index方法，如果__index方法是一个函数，则调用该函数。
元方法中查看是否传入 “key2” 键的参数（mytable.key2已设置），如果传入 “key2” 参数返回 “metatablevalue”，否则返回 mytable 对应的键值。
我们可以将以上代码简单写成：
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __index = { key2 = "metatablevalue" } })
print(mytable.key1,mytable.key2)
总结
Lua查找一个表元素时的规则，其实就是如下3个步骤:
1.在表中查找，如果找到，返回该元素，找不到则继续
2.判断该表是否有元表，如果没有元表，返回nil，有元表则继续。
3.判断元表有没有__index方法，如果__index方法为nil，则返回nil；如果__index方法是一个表，则重复1、2、3；如果__index方法是一个函数，则返回该函数的返回值。
__newindex 元方法
__newindex 元方法用来对表更新，__index则用来对表访问 。
当你给表的一个缺少的索引赋值，解释器就会查找__newindex 元方法：如果存在则调用这个函数而不进行赋值操作。
以下实例演示了 __newindex 元方法的应用：
mymetatable = {}
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, { __newindex = mymetatable })
print(mytable.key1)
mytable.newkey = "新值2"
print(mytable.newkey,mymetatable.newkey)
mytable.key1 = "新值1"
print(mytable.key1,mymetatable.key1)
以上实例执行输出结果为：
value1
nil 新值2
新值1 nil
以上实例中表设置了元方法 __newindex，在对新索引键（newkey）赋值时（mytable.newkey = “新值2”），会调用元方法，而不进行赋值。而如果对已存在的索引键（key1），则会进行赋值，而不调用元方法 __newindex。
以下实例使用了 rawset 函数来更新表：
mytable = setmetatable({key1 = "value1"}, {
__newindex = function(mytable, key, value)
rawset(mytable, key, "\""..value.."\"")
end
})
mytable.key1 = "new value"
mytable.key2 = 4
print(mytable.key1,mytable.key2)
以上实例执行输出结果为：
new value "4"
为表添加操作符
以下实例演示了两表相加操作：
-- 计算表中最大值，table.maxn在Lua5.2以上版本中已无法使用
-- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn，即计算表的元素个数
function table_maxn(t)
local mn = 0
for k, v in pairs(t) do
if mn < k then
mn = k
end
end
return mn
end
-- 两表相加操作
mytable = setmetatable({ 1, 2, 3 }, {
__add = function(mytable, newtable)
for i = 1, table_maxn(newtable) do
table.insert(mytable, table_maxn(mytable)+1,newtable[i])
end
return mytable
end
})
secondtable = {4,5,6}
mytable = mytable + secondtable
for k,v in ipairs(mytable) do
print(k,v)
end
以上实例执行输出结果为：
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
__add 键包含在元表中，并进行相加操作。 表中对应的操作列表如下：(注意：__是两个下划线)
模式 描述
__add 对应的运算符 ‘+’.
__sub 对应的运算符 ‘-’.
__mul 对应的运算符 ‘*’.
__div 对应的运算符 ‘/’.
__mod 对应的运算符 ‘%’.
__unm 对应的运算符 ‘-’.
__concat 对应的运算符 ‘…’.
__eq 对应的运算符 ‘==’.
__lt 对应的运算符 ‘<’.
__le 对应的运算符 ‘<=’.
__call 元方法
__call 元方法在 Lua 调用一个值时调用。以下实例演示了计算表中元素的和：
-- 计算表中最大值，table.maxn在Lua5.2以上版本中已无法使用
-- 自定义计算表中最大键值函数 table_maxn，即计算表的元素个数
function table_maxn(t)
local mn = 0
for k, v in pairs(t) do
if mn < k then
mn = k
end
end
return mn
end
-- 定义元方法__call
mytable = setmetatable({10}, {
__call = function(mytable, newtable)
sum = 0
for i = 1, table_maxn(mytable) do
sum = sum + mytable[i]
end
for i = 1, table_maxn(newtable) do
sum = sum + newtable[i]
end
return sum
end
})
newtable = {10,20,30}
print(mytable(newtable))
以上实例执行输出结果为：
70
__tostring 元方法
__tostring 元方法用于修改表的输出行为。以下实例我们自定义了表的输出内容：
mytable = setmetatable({ 10, 20, 30 }, {
__tostring = function(mytable)
sum = 0
for k, v in pairs(mytable) do
sum = sum + v
end
return "表所有元素的和为 " .. sum
end
})
print(mytable)
以上实例执行输出结果为：
表所有元素的和为 60