Lua 面向对象

面向对象编程(Object Oriented Programming,OOP)是一种非常流行的计算机编程架构。

以下几种编程语言都支持面向对象编程:

  • C++
  • Java
  • Objective-C
  • Smalltalk
  • C#
  • Ruby

面向对象特征

  • 1) 封装:指能够把一个实体的信息、功能、响应都装入一个单独的对象中的特性。
  • 2) 继承:继承的方法允许在不改动原程序的基础上对其进行扩充,这样使得原功能得以保存,而新功能也得以扩展。这有利于减少重复编码,提高软件的开发效率。
  • 3) 多态:同一操作作用于不同的对象,可以有不同的解释,产生不同的执行结果。在运行时,可以通过指向基类的指针,来调用实现派生类中的方法。
  • 4)抽象:抽象(Abstraction)是简化复杂的现实问题的途径,它可以为具体问题找到最恰当的类定义,并且可以在最恰当的继承级别解释问题。

Lua 中面向对象

我们知道,对象由属性和方法组成。LUA中最基本的结构是table,所以需要用table来描述对象的属性。

lua 中的 function 可以用来表示方法。那么LUA中的类可以通过 table + function 模拟出来。

至于继承,可以通过 metetable 模拟出来(不推荐用,只模拟最基本的对象大部分时间够用了)。

Lua 中的表不仅在某种意义上是一种对象。像对象一样,表也有状态(成员变量);也有与对象的值独立的本性,特别是拥有两个不同值的对象(table)代表两个不同的对象;一个对象在不同的时候也可以有不同的值,但他始终是一个对象;与对象类似,表的生命周期与其由什么创建、在哪创建没有关系。对象有他们的成员函数,表也有:

   Account 
  = 
  {balance 
  = 
  0
  }
   
  function Account
  .withdraw 
  (v
  )
       Account
  .balance 
  = Account
  .balance 
  - v
   
  end
   
 

这个定义创建了一个新的函数,并且保存在Account对象的withdraw域内,下面我们可以这样调用:

Account.withdraw(100.00)

一个简单实例

以下简单的类包含了三个属性: area, length 和 breadth,printArea方法用于打印计算结果:

实例
 
  -- 元类
   Rectangle 
  = 
  {area 
  = 
  0
  , length 
  = 
  0
  , breadth 
  = 
  0
  }
   
   
  -- 派生类的方法 new
   
  function Rectangle
  :new 
  (o
  ,length
  ,breadth
  )
     o 
  = o 
  or 
  {
  }
     
  setmetatable
  (o
  , self
  )
     self
  .__index 
  = self
     self
  .length 
  = length 
  or 
  0
     self
  .breadth 
  = breadth 
  or 
  0
     self
  .area 
  = length
  *breadth
  ;
     
  return o
   
  end
   
   
  -- 派生类的方法 printArea
   
  function Rectangle
  :printArea 
  (
  )
     
  print
  (
  "矩形面积为 "
  ,self
  .area
  )
   
  end
   
 

创建对象

创建对象是为类的实例分配内存的过程。每个类都有属于自己的内存并共享公共数据。

r = Rectangle:new(nil,10,20)

访问属性

我们可以使用点号(.)来访问类的属性:

print(r.length)

访问成员函数

我们可以使用冒号 : 来访问类的成员函数:

r:printArea()

内存在对象初始化时分配。

完整实例

以下我们演示了 Lua 面向对象的完整实例:

实例
 
  -- 元类
   Shape 
  = 
  {area 
  = 
  0
  }
   
   
  -- 基础类方法 new
   
  function Shape
  :new 
  (o
  ,side
  )
     o 
  = o 
  or 
  {
  }
     
  setmetatable
  (o
  , self
  )
     self
  .__index 
  = self
     side 
  = side 
  or 
  0
     self
  .area 
  = side
  *side
  ;
     
  return o
   
  end
   
   
  -- 基础类方法 printArea
   
  function Shape
  :printArea 
  (
  )
     
  print
  (
  "面积为 "
  ,self
  .area
  )
   
  end
   
   
  -- 创建对象
   myshape 
  = Shape
  :new
  (
  nil
  ,
  10
  )
   
   myshape
  :printArea
  (
  )
   
 

执行以上程序,输出结果为:

面积为     100

Lua 继承

继承是指一个对象直接使用另一对象的属性和方法。可用于扩展基础类的属性和方法。

以下演示了一个简单的继承实例:

 
  -- Meta class
   Shape 
  = 
  {area 
  = 
  0
  }
   
  -- 基础类方法 new
   
  function Shape
  :new 
  (o
  ,side
  )
     o 
  = o 
  or 
  {
  }
     
  setmetatable
  (o
  , self
  )
     self
  .__index 
  = self
     side 
  = side 
  or 
  0
     self
  .area 
  = side
  *side
  ;
     
  return o
   
  end
   
  -- 基础类方法 printArea
   
  function Shape
  :printArea 
  (
  )
     
  print
  (
  "面积为 "
  ,self
  .area
  )
   
  end
   
 

接下来的实例,Square 对象继承了 Shape 类:

   Square 
  = Shape
  :new
  (
  )
   
  -- Derived class method new
   
  function Square
  :new 
  (o
  ,side
  )
     o 
  = o 
  or Shape
  :new
  (o
  ,side
  )
     
  setmetatable
  (o
  , self
  )
     self
  .__index 
  = self
     
  return o
   
  end
   
 

完整实例

以下实例我们继承了一个简单的类,来扩展派生类的方法,派生类中保留了继承类的成员变量和方法:

实例
 
  -- Meta class
   Shape 
  = 
  {area 
  = 
  0
  }
   
  -- 基础类方法 new
   
  function Shape
  :new 
  (o
  ,side
  )
     o 
  = o 
  or 
  {
  }
     
  setmetatable
  (o
  , self
  )
     self
  .__index 
  = self
     side 
  = side 
  or 
  0
     self
  .area 
  = side
  *side
  ;
     
  return o
   
  end
   
  -- 基础类方法 printArea
   
  function Shape
  :printArea 
  (
  )
     
  print
  (
  "面积为 "
  ,self
  .area
  )
   
  end
   
   
  -- 创建对象
   myshape 
  = Shape
  :new
  (
  nil
  ,
  10
  )
   myshape
  :printArea
  (
  )
   
   Square 
  = Shape
  :new
  (
  )
   
  -- 派生类方法 new
   
  function Square
  :new 
  (o
  ,side
  )
     o 
  = o 
  or Shape
  :new
  (o
  ,side
  )
     
  setmetatable
  (o
  , self
  )
     self
  .__index 
  = self
     
  return o
   
  end
   
   
  -- 派生类方法 printArea
   
  function Square
  :printArea 
  (
  )
     
  print
  (
  "正方形面积为 "
  ,self
  .area
  )
   
  end
   
   
  -- 创建对象
   mysquare 
  = Square
  :new
  (
  nil
  ,
  10
  )
   mysquare
  :printArea
  (
  )
   
   Rectangle 
  = Shape
  :new
  (
  )
   
  -- 派生类方法 new
   
  function Rectangle
  :new 
  (o
  ,length
  ,breadth
  )
     o 
  = o 
  or Shape
  :new
  (o
  )
     
  setmetatable
  (o
  , self
  )
     self
  .__index 
  = self
     self
  .area 
  = length 
  * breadth
     
  return o
   
  end
   
   
  -- 派生类方法 printArea
   
  function Rectangle
  :printArea 
  (
  )
     
  print
  (
  "矩形面积为 "
  ,self
  .area
  )
   
  end
   
   
  -- 创建对象
   myrectangle 
  = Rectangle
  :new
  (
  nil
  ,
  10
  ,
  20
  )
   myrectangle
  :printArea
  (
  )
   
 

执行以上代码,输出结果为:

面积为     100
正方形面积为     100
矩形面积为     200

函数重写

Lua 中我们可以重写基础类的函数,在派生类中定义自己的实现方式:

 
  -- 派生类方法 printArea
   
  function Square
  :printArea 
  (
  )
     
  print
  (
  "正方形面积 "
  ,self
  .area
  )
   
  end