metatable，Lua中的元表，是Lua中重要的内容。
参考自：Lua中的元表与元方法（果冻想）
在Lua代码中，只能设置table的元表。若要设置其它类型的值的元表，则必须通过C代码来完成。还存在一个特例，对于字符串，标准的字符串程序库为所有的字符串都设置了一个元表，而其它类型在默认情况下都没有元表。
下面用一个简单的例子初探元表：
__add元方法：
Set = {}
local mt = {}
function Set.new(table)
local set = {}
setmetatable(set, mt)
for _, v in pairs(table) do
set[v] = true
end
return set
end
function Set.union(tableA, tableB)
if getmetatable(tableA) ~= mt or getmetatable(tableB) ~= mt then
print("Set.union metatable error")
return
end
local set = Set.new{} --类似Set.new({})。很关键，新表的生成调用new函数，保证绑定了元表
for k in pairs(tableA) do
set[k] = true
end
for k in pairs(tableB) do
set[k] = true
end
return set
end
function Set.print(table)
for k, v in pairs(table) do
print(k, " ", v)
end
end
mt.__add = Set.union
local setA = Set.new({1, 2, 3})
local setB = Set.new({4, 5})
print(getmetatable(setA))
print(getmetatable(setB))
local setC = setA + setB
local setD = 2 + setC
Set.print(setC)
输出为：
table: 0x213cad0
table: 0x213cad0
Set.union metatable error
1 true
2 true
3 true
4 true
5 true
Lua是按照以下步骤寻找对元方法：
1、对于二元操作符，如果第一个操作数有元表，并且元表中有所需要的字段定义，比如我们这里的__add元方法定义，那么Lua就以这个字段为元方法，而与第二个值无关；
2、对于二元操作符，如果第一个操作数有元表，但是元表中没有所需要的字段定义，比如我们这里的__add元方法定义，那么Lua就去查找第二个操作数的元表；
3、如果两个操作数都没有元表，或者都没有对应的元方法定义，Lua就引发一个错误。
上面的例子中，2 + setC 虽然 setC 具有元方法，但是其与数字 2 相加的并没有定义相关的方法，所以在Set.union进行了判断，保证两个入参对应同样的元表。
__tostring元方法：
上面我们写了自己 print 函数，如果我们使用 lua 自带的 print 函数呢？不能格式化输出！怎么办？我们需要自己重新定义__tostring元方法，让print可以格式化打印出table类型的数据。
function Set.tostring(set)
local tab = {}
for k in pairs(set) do
tab[#tab + 1] = k
end
return "{" .. table.concat(tab, ", ") .. "}"
end
mt.__tostring = Set.tostring
local setA = Set.new({1, 2, 3})
local setB = Set.new({4, 5})
local setC = setA + setB
print(setC)
这样打印出：
{1, 2, 3, 4, 5}
元表的设置与查看通过 setmetatable 和 getmetatable 两个函数可以方便得到，但如果我们不希望这么“方便”呢？我们希望在元表被设置后不被修改，元表中的一个字段，用于保护元表，该字段是__metatable。当我们想要保护集合的元表，让用户既不能看也不能修改元表，那么就需要使用__metatable字段了，在设置了该字段时，getmetatable就会返回这个字段的值，而setmetatable则会引发一个错误。如下：
Set = {}
local mt = {}
function Set.new(table)
local set = {}
setmetatable(set, mt)
for _, v in pairs(table) do
set[v] = true
end
mt.__metatable = "You cannot get metatable"
return set
end
local setA = Set.new({1, 2, 3})
local setB = Set.new({4, 5})
print(getmetatable(setA))
print(setmetatable(setB, {}))
你会得到：
You cannot get metatable
lua: a.lua:48: cannot change a protected metatable
__index：
这是最常见的元方法。我们访问一个table中不存在的字段时，得到的结果是nil，但是这种状况很容易被改变。Lua按照以下的步骤决定是返回nil还是其它值：
1、当访问一个table的字段时，如果table有这个字段，则直接返回对应的值；
2、当table没有这个字段，则会促使解释器去查找一个叫__index的元方法，接下来就就会调用对应的元方法，返回元方法返回的值；
3、如果没有这个元方法，那么就返回nil结果。
下面用例子说明：
Person = {}
Person.default = {sex = "male", year = 0, height = 0}
Person.mt = {}
function Person.new(person)
setmetatable(person, Person.mt)
return person
end
-- 定义__index元方法
Person.mt.__index = function (table, key)
return Person.default[key]
end
local person = Person.new({sex = "female", year = 18})
print(person.sex)
print(person.year)
print(person.height)
输出为：
female
18
0
__index元方法不必一定是一个函数，它还可以是一个table。当它是一个函数时，Lua以table和不存在key作为参数来调用该函数，当它是一个table时，Lua就以相同的方式来重新访问这个table，所以上面的代码也可以是这样的：
Person.mt.__index = Person.default
可以达到同样的目的。
有时候我们并不想去查询元表，怎么办？
使用
rawget(table, key)
可以完成一次原生的访问。如：
print(rawget(person, "sex"))
print(rawget(person, "year"))
print(rawget(person, "height"))
的输出结果为：
female
18
nil
