Lua中面向对象的两种实现

niubo_
2010-06-28 00:55:53

[i=s] 本帖最后由 niubo_ 于 2010-6-28 01:08 编辑 [/i]

lua中的面向对象是由table来模拟的。面向对象的重要思想就是继承，这一点可以由metatable来实现，不过有一点是pil没有详细区别，就是类继承和原型继承。
基本上，静态语言中使用的都是类继承，先定义一个类，另一个类可以继承这个类……但是对于动态语言来说，定义的不是类而是对象，所以可以有一个对象继承另一个对象的“原型继承”。
对于类概念，可以想象成一张图纸，上面描述了一个对象应具有什么状态和行为，图纸画好了就可以拿去“生产”对象。而继承则可以理解成一张张半透明的图纸，可以在一张画好的图纸上蒙上另一张图纸，只需在画上下面那张图纸上没有的部分就可以了。当然，在生产对象的时候要把所有图纸都拿过去才可以。
原型继承呢，就可以想象成一个铝锅，以这个铝锅作原型加工一个模子，用这个模子铸口新锅出来。这口新锅和原型是一模一样的，但是之后还可以对它再加工，动态语言在运行时给对象添加属性和方法没有任何问题。

lua以原型继承的机制实现面向对象是比较简单的，现在举个例子：[code]
Object = {
name = "Object",
_init = function(self) end
}

mt = {}
new = function(o, parent)
-- o为要创建的对象，parent是其父类
local parent = parent or Object
local o = o or {} -- 如果没有定义，就是一个空的类
mt.__index = parent
setmetatable(o, mt)
-- 如果初始化方法已定义则执行初始化方法
if o._init ~= nil then
o:_init()
end
return o
end
[/code]核心内容是一个new函数，这个函数负责打造一个新的对象出来，如果给定对象的定义式（实际上是table的定义式）就用这个table生成对象，否则就给一个空table；如果给定了原型对象就用它做原型，否则就拿Object做原型。
另外如果定义了初始化方法，在创建出对象后执行初始化方法。在初始化方法中可以给这个对象添加属性和方法。
写个小例子运行一下：[code]
mother = new{
_init = function(self)
self.name = "老妈"
self.money = 10000
end,
consum = function(self,amount)
print(self.name .. "花了" .. amount .. "元")
self.money = self.money - amount
end,
speak = function(self)
local words = {"我是", self.name, "，我有",self.money,"元"}
print(table.concat(words))
end
}

son = new({
_init = function(self)
self.name = "儿子"
end
}, mother)

mother:speak()
son:speak()
mother:consum(100)
mother:speak()
son:consum(500)
son:speak()
mother:speak()
[/code]运行结果：

我是老妈，我有10000元
我是儿子，我有10000元
老妈花了100元
我是老妈，我有9900元
儿子花了500元
我是儿子，我有9400元
我是老妈，我有9900元

这里定义了一个老妈一个儿子，儿子开始只有自己的名字，说话是从老妈那学的，花钱是从老妈那学的，当然钱也是老妈那拿的。
首先，老妈说自己有一万块，儿子说我有一万块。其实这时儿子还没有钱的概念，理所当然的认为老妈的钱就是自己的钱。老妈花了一百块，老妈说我现在还有九千九，儿子也开始花钱，花了五百（这个败家子），儿子说我还有九千四，但是老妈说我还有九千九……等等，儿子不是花老妈的钱吗？那为什么老妈的钱还是九千九呢？
问题出在这里：self.money = self.money - amount 引用money时儿子没有钱，所以引用到的是老妈的钱，但是计算之后又赋值，这相当于定义，从这一刻，儿子有钱了，金额是老妈剩下的钱减去自己刚刚花掉那些。虽然不合常理，但是对程序来说仅仅是一次普通的赋值而已。
以Java为例看看在面向对象的静态语言中类似的情况是怎样的。Java中创建一个对象，会隐式创建继承链上的所有对象，但那些对象都是隐含的，我们不能直接去操作。这时老妈就完全成了儿子的钱袋，即使儿子的钱和花钱的行为都是从老妈那继承的，但从外界看来这都是儿子自己的属性和行为，在儿子身后的老妈不可能自己花钱。而且Java没有在运行时动态给对象添加属性这种事，所以只要在儿子的定义中没有自己的钱，则注定永远花老妈的钱。

所以这种“原型”继承比较理想的使用方法是子类继承父类的方法，但是要定义自己的属性。这是很有道理的：“用祖先的汉语表达自己的思想”嘛。这样也符合其他一些面向对象中对对象的处理方法：多个对象拥有各自的对象却共有一套方法。

一般常见所谓Class库都是基于这种方式，可能还加入多重继承和其他一些机制。使用时先定义一个父类，在执行时先创建一个子类，初始化时添加相应的属性，然后调用方法完成操作……

“原型继承”实质上师对象继承对象，跟“类”就没什么关系了。不过想实现传统的面向对象机制需要考虑这些问题：
要分别用table模拟“类”和“对象”；要有定义类的方法，还有“实例化”对象的方法等等，这个现在我只发现有一个叫做“MiddleClass”的库实现了这种机制，有兴趣可以研究一下：[url]http://love2d.org/wiki/MiddleClass[/url]
说句题外话，love2d这个游戏引擎貌似还不错……