Class and Instance

Overview

Lua 语言中的 Table 是一种非常强大的数据结构. 它可以是列表, 也可以是字典, 字典的 key 就是属性. 而 key 对应的 value 则可以是一个函数. 并且 Lua 中还有元表 (metatable) 的设定, 允许你修改一些 table 的内在行为. 基于这些特性, 已经可以完全模拟出面向对象编程了. 类, 属性, 方法, classmethod, 继承, 重载, Mixin 等都可以实现.

Define a Class, Create an Instance

class_and_instance.lua

-- Person 类
local Person = {}
Person.__index = Person

function Person:new(name)
    local instance = setmetatable({}, Person)
    instance.name = name
    return instance
end

function Person:greeting()
    print("Hello, my name is " .. self.name)
end

-- Student 类，继承自 Person
local Student = {}
Student.__index = Student
setmetatable(Student, {__index = Person})  -- 这一行实现了继承

function Student:new(name, grade)
    local instance = Person:new(name)  -- 调用 Person 的构造函数
    setmetatable(instance, Student)    -- 将实例的元表设置为 Student
    instance.grade = grade             -- 添加 Student 特有的属性
    return instance
end

function Student:study()
    print(self.name .. " is studying in grade " .. self.grade)
end

-- 创建实例并使用
local person = Person:new("Alice")
person:greeting()  -- 输出: Hello, my name is Alice

local student = Student:new("Bob", 10)
student:greeting()  -- 输出: Hello, my name is Bob（继承自 Person 的方法）
student:study()      -- 输出: Bob is studying in grade 10

import subprocess

subprocess.run(["lua", "class_and_instance.lua"])

Hello, my name is Alice

CompletedProcess(args=['lua', 'class_and_instance.lua'], returncode=0)

Hello, my name is Bob
Bob is studying in grade 10

Subclass (Inheritance)

subclass.lua

--[[
这是一个在 Lua 中实现面向对象的例子. 我们将用 Lua 实现如下功能:

1. 定义一个类
2. 类有属性
3. 类有方法
4. 创建一个实例
5. 调用实例的方法

基本上下面这段代码类似于 Python 中的这段代码:

    class Person:
        def __init__(name: str):
            self.name = name

        def greeting(self):
            print(f"Hello, I am {self.name}")

    alice = Person(name="Alice")
    alice.greeting()
--]]

-- 定义 Person "类"
-- 1. 我们首先创建一个表 Person, 这个表将作为我们的"类".
local Person = {}
-- 2. Person.__index = Person 这行代码设置元表的 __index 字段,
-- 这允许实例访问 Person 表中定义的方法.
Person.__index = Person

-- 构造函数
-- 3. Person.new 函数相当于 Python 中的 __init__ 方法. 它创建一个新的表 (实例),
-- 设置其元表为 Person, 然后初始化属性.
-- 用 ${类名}.${方法名} 的方式定义的方法类似于 Python 中的 classmethod
function Person.new(name)
    -- 4. setmetatable({}, Person) 创建一个新表并将 Person 设置为其元表.
    -- 这使得新创建的对象能够访问 Person 中定义的方法.
    local self = setmetatable({}, Person)
    self.name = name
    return self
end

-- 方法
-- 5. 我们使用 function Person:greeting() 语法来定义方法. 这等同于
-- function Person.greeting(self)，其中 self 是隐式传递的.
function Person:greeting()
    print("Hello, I am " .. self.name)
end

-- 创建实例
-- 6. 创建实例时, 我们调用 Person.new("Alice"), 这相当于 Python 中的 Person(name="Alice").
local alice = Person.new("Alice")

-- 调用方法
-- 7. 调用方法使用 alice:greeting(), 这等同于 Python 中的 alice.greeting().
alice:greeting()  -- 输出: Hello, I am Alice

-- 这种实现方式提供了类似 Python 的面向对象编程体验. 你可以轻松地添加更多方法或属性.

subprocess.run(["lua", "subclass.lua"])

Hello, I am Alice

CompletedProcess(args=['lua', 'subclass.lua'], returncode=0)