一、简介
Lua是一门非常强大、非常灵活的脚本语言，自它从发明以来，无数的游戏使用了Lua作为开发语言。但是作为一款脚本语言，Lua也有着自己的不足，那就是它本身并没有提供面向对象的特性，而游戏开发是一项庞大复杂的工程，如果没有面向对象功能势必会为开发带来一定的不便。不过幸好Lua中有table这样强大的数据结构，利用它再结合元表(metatable)，我们便可以很方便地在Lua中模拟出类、继承和多态等面向对象编程具有的特性。
二、前提知识
按照惯例，我们还是先来熟悉一下必要的前提知识，以便方便我们理解后续的代码。
1.表(table)
(1)table 是 Lua 的一种数据结构，用于帮助我们创建不同的数据类型，如：数组、字典等；
(2)table 是一个关联型数组，你可以用任意类型的值来作数组的索引，但这个值不能是 nil，所有索引值都需要用 "["和"]" 括起来；如果是字符串，还可以去掉引号和中括号； 即如果没有[]括起，则认为是字符串索引，Lua table 是不固定大小的，你可以根据自己需要进行扩容；
(3)table 的默认初始索引一般以 1 开始，如果不写索引，则索引就会被认为是数字，并按顺序自动从1往后编；
(4)table 的变量只是一个地址引用，对 table 的操作不会产生数据影响；
(5)table 不会固定长度大小，有新数据插入时长度会自动增长；
(6)table 里保存数据可以是任何类型，包括function和table；
(7)table所有元素之间，总是用逗号 "，" 隔开；
2.元表(metatable)
关于元表的概念以及它的要点，我们已经在《【游戏开发】小白学Lua——从Lua查找表元素的过程看元表、元方法》这篇博客中做了深入地探讨，在此就不再赘述了，忘记了或者不熟悉的小伙伴可以去看一下。
三、Lua中实现类、继承、多态
1.利用Lua实现类
在面向对象的特性中，类一般都有类名，构造方法，成员方法，属性等。下面我们就用Lua中的table和元表实现一下模拟类中的这些特性，Class.lua 代码如下：
1 --类的声明，这里声明了类名还有属性，并且给出了属性的初始值 2 Class = {x=0,y=0} 3 --设置元表的索引，想模拟类的话，这步操作很关键 4 Class.__index = Class 5 --构造方法，构造方法的名字是随便起的，习惯性命名为new() 6 function Class:new(x,y) 7 local self = {} --初始化self，如果没有这句，那么类所建立的对象如果有一个改变，其他对象都会改变 8 setmetatable(self, Class) --将self的元表设定为Class 9 self.x = x --属性值初始化 10 self.y = y 11 return self --返回自身 12 end 13 14 --这里定义类的其他方法 15 function Class:test() 16 print(self.x,self.y) 17 end 18 19 function Class:plus() 20 self.x = self.x + 1 21 self.y = self.y + 1 22 end
简单解释一下，在Lua中的类，其实都是table，因为table既可以存储普通变量又可以存储函数或者另一个table，利用这个特性，我们实现了面向对象的类中的方法、属性(字段)和构造方法。而设置元表和__index元方法这一步也是必不可少的，我们需要借助它的查找机制来实现类的继承和多态等。
2.利用Lua实现继承
在上面我们实现了Lua中的类，那么实现继承也就不是什么难事了，SubClass.lua 代码如下：
1 require ‘Class‘ 2 3 --声明了新的属性Z 4 SubClass = {z = 0} 5 --设置元表为Class 6 setmetatable(SubClass, Class) 7 --还是和类定义一样，表索引设定为自身 8 SubClass.__index = SubClass 9 --这里是构造方法 10 function SubClass:new(x,y,z) 11 local self = {} --初始化对象自身 12 self = Class:new(x,y) --将对象自身设定为父类，这个语句相当于其他语言的super ，可以理解为调用父类的构造函数 13 setmetatable(self, SubClass) --将对象自身元表设定为SubClass类 14 self.z= z --新的属性初始化，如果没有将会按照声明=0 15 return self 16 end 17 18 --定义一个新的方法 19 function SubClass:go() 20 self.x = self.x + 10 21 end 22 23 --重定义父类的方法，相当于override 24 function SubClass:test() 25 print(self.x,self.y,self.z) 26 end
代码里面的注释已经很全了，关键点是通过设置SubClass的元表为它的父类Class，从而很方便地实现了继承，这还是要归功于table的查找机制。在子类SubClass中，我们可以自由地新增字段和子类独有的新方法。而且还可以重定义或者说覆盖/重写父类的方法，类似于Java中的override，子类覆盖父类的虚方法。有了这些我们就可以模拟面向对象中的多态了。
3.利用Lua实现多态
这里我们新建一个 Main.lua 将它作为我们程序的入口，在里面测试一下我们上面的代码是否如我们所期待的那样，Main.lua 代码如下：
1 require ‘Class‘ 2 require ‘SubClass‘ 3 4 local a = Class:new() -- 首先实例化父类的对象，并调用父类中的方法 5 a:plus() 6 a:test() 7 8 a = SubClass:new() -- 然后实例化子类对象 9 a:plus() -- 子类对象可以访问到父类中的成员和方法 10 a:go() -- 子类对象调用子类中的新增方法 11 a:test() -- 子类对象调用重写的方法
程序运行的输出结果如下：
1 1 11 1 0
首先我们实例化父类对象并调用父类中的方法，结果输出了1 1，符合预期。接着我们再实例化了子类的对象，然后成功地访问到了父类中的成员变量和方法，并且还可以访问子类中的新增方法，最后我们再执行了重写过父类中虚函数的方法，结果输出 11 1 0，也是正确的。
四、总结
通过简单地几步，我们就在Lua中成功地模拟了类、继承和多态的特性，这可以给我们程序开发带来了不少的方便。以Unity游戏开发举例，tolua/ulua是Unity游戏开发热更新方案中的一种，他们功能很强大，但是美中不足的一点就是它们没有提供面向对象的特性，所以在开发的时候，很多直接就是全局函数、全局变量和过程式的开发流程，影响了开发的效率，更对之后的维护带来诸多不便。因此我们就可以通过与本篇中类似的方法，改进tolua/ulua，让它们也可以实现面向对象开发。当然本篇中的代码只是作为抛砖引玉，它其实是十分简陋的，想用在商业项目中还需要做很多的改良与完善。至于如何改进tolua/ulua，让他们支持面向对象特性，我们将在以后的篇章中继续探讨。
本篇博客中的代码已经同步到Github:https://github.com/XINCGer/Unity3DTraining/tree/master/SomeTest/Lua_Class 欢迎fork!
作者：马三小伙儿
出处：http://www.cnblogs.com/msxh/p/8469340.html
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