通常，Lua中的每個值都有一套預定義的操作集合。例如，可以將數字相加，可以連線字串。但是我們無法將兩個table相加，無法對函式作比較，也無法呼叫一個字串。因此可以通過元表來修改一個值的行為，使其在面對一個非預定義的操作時執行一個指定的操作。例如，假設a和b都是table，通過元表可以定義如何計算表示式a+b。當Lua試圖將兩個table相加時，它會先檢查兩者之一是否有元表，然後檢查該元表中是否有一個叫__add的欄位。如果Lua找到了該欄位，就呼叫該欄位對應的值。這個值也就是“元方法”，它應該是一個函式。

簡單地說，元表和元方法就類似於C++、Java等語言中的操作符過載。

預設情況下，除了table和userdata型別，其他的型別預設共享一個元表，因此可以實現諸如以下的這些操作

       local a = 1

       local b = 2

       c = a+b

或

       local d ="s1"

       local e ="s2"

       local f = d..e

在lua程式碼中宣告和定義一個變數的時候，不會為這個變數建立一個新的元表，因此如果想實現兩個table相加或相減等操作，得為這兩個table設定一個元表，同時賦予相加操作的元方法。例如，過載"+"操作符，使其能允許兩個table相加，則需重寫元表中的__add方法，重寫了__add元方法後，當使用”+”操作符時，如果運算元經過tonumber為nil，如果不為nil，則呼叫原生的”+”號方法，如果為nil，則檢查兩個運算元中是否含有__add方法，如果有，則執行__add方法，否則丟擲異常。

（1）__add元方法。

__add元方法對應符號”+”。對於相加的兩個運算元op1與op2，op1+op2會進行如下操作：

function add_event (op1, op2)
       local o1,o2 = tonumber(op1), tonumber(op2)
       if o1 ando2 then  -- (是否op1和op2都可轉為數字?)
              returno1 + o2   -- (這裡的"+"代表原始的加法)
       else  -- (如果有一個及以上的運算元不能轉化為數字)
              --(獲取運算元的__add元方法)
              localh = getbinhandler(op1, op2, "__add")
              ifh then
              --(呼叫這個__add元方法,並將兩個運算元傳遞給這個元方法)
                     return(h(op1, op2))
              else  -- (如果沒有元方法,丟擲異常)
                     error(···)
              end
       end
end

以下示例過載__add方法實現兩個table相加。

輸出

（2）__sub元方法。

__sub元方法對應符號”-”。

以下示例過載__sub方法實現兩個table相減。

輸出

__mul、__div、__mod等算術類元方法的實現與（1）和（2）相似。

（3）__unm元方法。

__unm元方法是lua中正負數取反的元方法，對應一元操作符”-”，呼叫__unm元方法的邏輯原型如下：

function unm_event (op)
       local o =tonumber(op)
       if othen  -- (操作符是否是數字?)
              return-o  -- (取反返回,這裡的"-"是原始的取反方法)
       else  -- (如果運算元不是數字)
              -- (獲取__unm元方法)
              localh = metatable(op).__unm
              ifh then
              --(呼叫__unm元方法)
                     return(h(op))
              else  -- (丟擲異常)
                     error(···)
              end
       end
end

以下示例過載__unm方法實現對一個table取反。

輸出

（4）__eq元方法。

__eq是lua中關係型的元方法，用於判斷兩個運算元是否相等，即”==”。lua提供的元方法欄位中並沒有"~="符號的元方法，因為lua程式碼被編譯時將"~="轉化成了not(a==b)；同樣的，a>b會轉化為b<a，a>=b轉化為b<=a。

關係型的元方法也會對傳入元方法的多個元素進行自己的操作。

__eq示例判斷兩個table是否相等。

輸出

（5）__tostring元方法。

以上的元方法都是基於操作符號，lua中還有基於關鍵字的元方法，這種元方法叫做庫定義元方法。比如我們使用print(value)關鍵字的時候，總能將value的型別格式化成符合print關鍵字語法的型別，print關鍵字在使用時會在value的元表中查詢__tostring元方法，類似於__tostring就是庫定義元方法。

我們來對table進行庫定義方法的修改

__tostring示例列印一個table。

輸出

（6）__concat元方法。

__concat元方法是lua中字串連線的方法，對應二元操作符”..”，呼叫__concat元方法的邏輯原型如下：

function concat_event (op1, op2)
       if(type(op1) == "string" or type(op1) == "number") and
              (type(op2)== "string" or type(op2) == "number") then
              returnop1 .. op2  -- (這裡的".."是原始的字串連線操作)
       else
              localh = getbinhandler(op1, op2, "__concat")
              ifh then
                     return(h(op1, op2))
              else
                     error(···)
              end
       end
end

以下示例過載__concat元方法實現連線兩個table的字串。

輸出

（7）__len元方法。

__len元方法是lua中取操作符長度的方法，對應一元操作符”#”，呼叫__len元方法的邏輯原型如下：

function len_event (op)
       if type(op) == "string" then
              return strlen(op)         -- (原始的取字串長度)
       elseif type(op) == "table" then
              return #op                -- (原始的取table長度)
       else
              local h = metatable(op).__len
              if h then
                     return (h(op))
              else
                     error(···)
              end
       end
end

（8）__lt元方法。

__lt元方法是lua中“小於”的方法，對應一元操作符”<”，呼叫__lt元方法的邏輯原型如下：

function lt_event (op1, op2)
       if type(op1) == "number" and type(op2) =="number" then
              return op1 < op2  -- (對數字進行原始的"<"操作)
       elseif type(op1) == "string" and type(op2) =="string" then
              return op1 < op2  -- (對字串進行原始的"<操作")
       else
              local h = getcomphandler(op1, op2, "__lt")
              if h then
                     return (h(op1, op2))
              else
                     error(···)
              end
       end
end

以下示例過載__lt元方法實現兩個數字table的大小比較。

輸出

（9）__le元方法。

__le元方法是lua中“小於等於”的方法，對應一元操作符”<=”，其函式原型與重寫方法與__lt類似。

（10）__index元方法。

__index元方法用於索引一個table的元素。對於table[key]，如果table[key]為nil，則會呼叫__index元方法，如果__index返回的值為nin，table[key]才會返回nil。

呼叫__index元方法的邏輯原型如下：

function gettable_event (table, key)
       local h
       iftype(table) == "table" then
              localv = rawget(table, key)          -- (用原始的方法獲得table[key]值)
              ifv ~= nil then return v end
              h =metatable(table).__index               --(如果table[key]為空,呼叫__index)
              ifh == nil then return nil end
       else
              h =metatable(table).__index
              ifh == nil then
                     error(···)
              end
       end
       if type(h)== "function" then
              return(h(table, key))     -- (如果__index是function型別,呼叫它)
       elsereturn h[key]           -- (如果__index是table型別,將索引__index[key]的值)
       end
end

__index元方法可以是函式，也可以是一個table。以下示例一個面向物件的例子，這裡__index是一個函式，假設有People這個類，People裡面含有name、age這些變數，含有SayHello、New這些成員方法，建立People的兩個例項物件XiaoMing和LiHua，然後呼叫這兩個例項物件中不存在的name、age、SayHello、New等欄位。

輸出

當__index元方法是一個table的時候，table[key]如果為nil，則會去查詢__index[key]。以下示例當__index是一個table的時候的用法。

輸出

如果在訪問一個table時，不想觸發它的__index元方法，可以使用函式rawget(t,i)來獲取table中元素的值。

輸出

（11）__newindex元方法。

__newindex元方法與__index元方法類似，只是__index用於索引一個table的值，而__newindex用於table的賦值，也就是table[key] = value的時候，如果table[key]不存在，則會查詢__newindex元方法，如果__newindex不為nil，則呼叫__newindex元方法。

呼叫__newindex元方法的邏輯原型如下：

function settable_event (table, key, value)
       local h
       iftype(table) == "table" then
              localv = rawget(table, key)
              ifv ~= nil then rawset(table, key, value); return end
              h =metatable(table).__newindex
              ifh == nil then rawset(table, key, value); return end
       else
              h =metatable(table).__newindex
              ifh == nil then
                     error(···)
              end
       end
       if type(h)== "function" then
              h(table,key,value)           -- (如果__newindex是function,呼叫它)
       elseh[key] = value             -- (如果__newindex是table,索引__newindex[key])
       end
end

以下示例當__newindex為函式時的用法。

輸出

（12）__call元方法。

__call元方法是“呼叫”的方法，對應符號”()”，當在一個物件的後面使用呼叫，lua首先會判斷這個物件是否是function型別，如果是則按照執行函式的形式執行這個物件；如果這個物件不是function型別，則呼叫__call方法。

呼叫__call元方法的邏輯原型如下：

function function_event (func, ...)
       iftype(func) == "function" then
              returnfunc(...)   -- (原始的呼叫)
       else
              localh = metatable(func).__call
              ifh then
                     returnh(func, ...)
              else
                     error(···)
              end
       end
end

以下示例__call元方法的用法，實現當呼叫一個table時，列印它的引數。

輸出

（13）__mode元方法。

__mode是lua用於實現table的弱引用的元方法（可以參考lua（5）-table（表）這篇文章），每一次lua的記憶體回收都會檢測該table內是否含有__mode元方法，當一個table的__mode元方法被宣告並定義後，記憶體回收將會清除table被標記為“垃圾”的物件。

以下示例__mode元方法的使用

輸出