在 Lua 编程语言中，表（Tables）是唯一内置的复合数据结构，具备极强的灵活性与扩展性。通过合理使用表，开发者可以实现数组、字典、集合乃至对象等多种数据组织形式。本文将深入讲解表的不同使用方式及其高级特性——元表（Metatables），帮助理解其核心机制与实际应用。
1. 表：Lua 中的核心数据结构
Lua 的表是一种关联数组，既能用数字索引访问元素，也能以任意非 nil 值作为键来存储数据，因此可同时支持多种数据结构模式。
1.1 索引式表（模拟数组）
Lua 并没有独立的数组类型，而是通过表和整数索引来模拟实现。默认情况下，索引从 1 开始。
-- 创建一个表示水果列表的数组式表
local fruits = {"苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄"}
-- 访问第一个和最后一个元素
print("第一个水果:", fruits[1])
print("最后一个水果:", fruits[4])
-- 获取元素总数
print("水果数量:", #fruits)
-- 方法一：通过数值循环遍历
print("\n遍历数组:")
for i = 1, #fruits do
print("索引 ", i, ": ", fruits[i])
end
-- 方法二：使用 ipairs 进行安全遍历
print("\n使用 ipairs 遍历:")
for index, value in ipairs(fruits) do
print("索引 ", index, ": ", value)
end
1.2 键值对表（模拟字典）
当需要通过名称或唯一标识符查找数据时，表可以作为键值对容器使用，类似于其他语言中的字典或哈希表。
-- 定义一个人的基本信息
local person = {
name = "张三",
age = 30,
job = "工程师",
married = true
}
-- 使用点号或方括号访问字段
print("姓名:", person.name)
print("年龄:", person["age"])
-- 修改已有属性
person.age = 31
print("修改后的年龄:", person.age)
-- 添加新字段
person.city = "北京"
print("新增的城市:", person.city)
-- 删除字段（设为 nil）
person.married = nil
print("删除后的婚姻状态:", person.married) -- 输出 nil
-- 遍历所有键值对
print("\n遍历字典:")
for key, value in pairs(person) do
print("键:", key, "值:", value)
end
1.3 混合型表（数组 + 字典）
一个表可以同时包含连续的数字索引部分和任意键的非数组部分，形成混合结构。
-- 创建一个兼具数组和字典特性的表
local mixed = {
"元素1", "元素2", -- 数组部分（索引 1 和 2）
name = "混合表", -- 字典部分
id = 1001
}
-- 使用 pairs 遍历全部元素（顺序不保证）
print("\n遍历混合表:")
for key, value in pairs(mixed) do
print("键:", key, "值:", value)
end
1.4 嵌套表（构建复杂结构）
表中可以包含其他表，从而构造出多维数组、树形结构或类似对象的数据模型。
-- 学生信息列表，每位学生包含成绩子表
local students = {
{name = "李四", age = 20, scores = {math = 85, english = 90}},
{name = "王五", age = 22, scores = {math = 92, english = 88}}
}
-- 访问嵌套数据
print("第一个学生的英语成绩:", students[1].scores.english)
print("第二个学生的数学成绩:", students[2].scores.math)
2. 元表（Metatables）——改变表的行为
元表是一种特殊的表，用于定义另一个表在进行某些操作时的自定义行为，如算术运算、比较、访问控制等。
-- 定义两个基础表
local t1 = {10, 20}
local t2 = {30, 40}
-- 定义元表 mt，包含 __add 和 __tostring 元方法
local mt = {
-- 自定义加法操作：拼接两个表的内容
__add = function(a, b)
local result = {}
for i, v in ipairs(a) do
result[i] = v
end
for i, v in ipairs(b) do
result[#result + 1] = v
end
return result
end,
-- 自定义字符串输出格式
__tostring = function(t)
local str = "{ "
for i, v in ipairs(t) do
str = str .. v
if i < #t then
str = str .. ", "
end
end
str = str .. " }"
return str
end
}
-- 将元表绑定到 t1 和 t2
setmetatable(t1, mt)
setmetatable(t2, mt)
-- 执行加法操作（触发 __add）
local t3 = t1 + t2
print("t1:", tostring(t1))
通过上述示例可以看出，元表赋予了普通表更丰富的语义能力，使得 Lua 在不增加语法复杂度的前提下实现了高度可定制的数据行为。
-- 表作为集合使用
通过表可以实现集合的相关功能，利用键来存储元素，值统一设为 true。
local set = {}
set["apple"] = true
set["banana"] = true
set["orange"] = true
-- 判断元素是否存在于集合中
print("apple 在集合中:", set["apple"] ~= nil)
print("grape 在集合中:", set["grape"] ~= nil)
-- 从集合中移除某个元素
set["banana"] = nil
print("删除后 banana 在集合中:", set["banana"] ~= nil)
-- 遍历并输出集合中的所有元素
print("\n集合中的元素:")
for element in pairs(set) do
print(element)
end
-- 表作为栈的实现
使用表能够模拟栈结构，遵循“后进先出”的原则。
local stack = {}
-- 定义入栈操作
function push(item)
table.insert(stack, item)
end
-- 定义出栈操作
function pop()
return table.remove(stack)
end
-- 对栈进行测试
push("A")
push("B")
push("C")
print("栈顶元素:", pop())
print("栈顶元素:", pop())
print("栈顶元素:", pop())
[此处为图片2]
-- 表作为队列的应用
表同样可用于实现队列，满足“先进先出”的特性。
local queue = {}
-- 入队操作：在队尾添加元素
function enqueue(item)
table.insert(queue, item)
end
-- 出队操作：移除并返回队首元素
function dequeue()
return table.remove(queue, 1)
end
-- 测试队列行为
enqueue(1)
enqueue(2)
enqueue(3)
print("队首元素:", dequeue())
print("队首元素:", dequeue())
print("队首元素:", dequeue())
[此处为图片3]
-- 表的常见操作方法
Lua 提供了多种内置函数用于处理表数据。
local testTable = {5, 2, 8, 1, 9}
-- 对表进行升序排序
table.sort(testTable)
print("\n排序后的表:")
for i, v in ipairs(testTable) do
print(v)
end
-- 在指定位置插入新元素（在索引 3 处插入 10）
table.insert(testTable, 3, 10)
print("\n插入元素后的表:")
for i, v in ipairs(testTable) do
print(v)
end
-- 删除指定索引处的元素（删除索引为 2 的元素）
table.remove(testTable, 2)
print("\n删除元素后的表:")
for i, v in ipairs(testTable) do
print(v)
end
[此处为图片4]
-- 总结说明
Lua 中的表是一种极为灵活且强大的数据结构，支持多种用途：
- 可以充当数组、字典、混合型表格或嵌套结构；
- 借助元表机制，可自定义表的行为，实现如运算符重载等功能；
- 能够用来模拟集合、栈、队列等典型数据结构；
- 拥有丰富的标准库函数支持，例如排序、插入和删除操作。
掌握表的各种使用方式，有助于开发者构建高效且适应性强的数据管理方案，以应对多样化的编程场景。
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