在lua中创建字段安全的对象

　　lua萌新，刚刚学习和使用不到一个月。有不对的地方，还望各路大神不吝赐教。

　　lua中可以用table来模拟对象，但table是可以任意增加键值的。在对象模拟中，暂且也叫它为字段(field)吧。如果在面向对象中，你定义了一个对象，可以在对象以外的地方随意改动这个对象的字段，访问不存在的字段，你想象一下这有多恐怖？比如你定义了一个Vector3{float x = 0; float y = 0; float z = 0;} 我在外面某处加一个float t = 1; 当你在创建并引用这对象的时候，你就懵逼了，t是什么鬼？又或者你new 一个对象 vector，然后去取一个值，本来里面没有 t 这个字段，vector.t 给你返回一个空值，你是不是又懵逼了？到底是里面有这个字段值为空，还是压根就没这个字段？嗯？感觉太不可控了。

　　那么，有没有办法让它可控一点呢？有的。利用元表的__index 和__newindex，具体如下代码：

local Vector3 = {}
function Vector3:new()
    local v3 = 
    {
        x = 0,   -- Note：这个值不能为nil，不然找不到这个字段
        y = 0,
        z = 0,
    }

    setmetatable(v3, self)
    self.__index = 
        function(self, key)
            error("Vector3类型中没有定义字段：" .. key, 2)
        end
    self.__newindex = 
        function(self, key, value)
            error("Vector3类型中没有定义字段：" .. key, 2)
          end
    return v3
end

local v  = Vector3:new()
v.x = 2
--v.t = 3
print(v.x)
print(v.y)
--print(v.t)

上面的代码输出：

但当你尝试把v.t = 3 的注释去掉的话，就报错了：

尝试去掉print(v.t) 的注释的话，也会报错：

　　这样就可以确保这个结构的安全，主要体现在不能在外部随意对它修改。

　　--------------------2017.08.20更新

　　下面是升级版本的，初始化的时候可以传入参数，为初始化提供了方便。还提供了一个ToString（）方法。

local Vector3 = {}
function Vector3:new(x0, y0, z0)
    local v3 = 
    {
        x = x0 or 0,
        y = y0 or 0,
        z = z0 or 0,

        ToString = function(self)
            return "(" .. self.x .. "," .. self.y .. "," .. self.z  .. ")"
        end
    }

    setmetatable(v3, self)
    self.__index = 
        function(self, key)
            error("Vector3类型中没有定义字段：" .. key, 2)
        end
    self.__newindex = 
        function(self, key, value)
            error("Vector3类型中没有定义字段：" .. key, 2)
          end
    return v3
end

local v  = Vector3:new(3, 3, 3)
v.x = 2
print(v.x)
print(v.y)
print("Vector3 v = " .. v:ToString())

　--------------------2017.08.22更新

　　上面的方法依然会有问题，就是当给字段赋值为空的时候，相当于把字段删了，字段就消失了。不能再次访问或者赋值。下面是再次升级的版本：

local Vector3 = {}
function Vector3:new(x0, y0, z0)
    --合法字段和默认值
    local v3_field = 
    {
        x = 0, 
        y = 0,
        z = 0,
    }
    --初始化字段
    local v3 = 
    {
        x = x0 or v3_field.x,
        y = y0 or v3_field.y,
        z = z0 or v3_field.z,
    }

    setmetatable(v3, self)
    self.__tostring = function(self)
            return "(" .. self.x .. "," .. self.y .. "," .. self.z  .. ")"
        end
    self.__index = 
        function(self, key)
            local valid = false
            for k, v in pairs(v3_field) do 
                if key == k then
                    valid = true
                    result = rawget(v3, key) or v --如果值为空，返回v3_field中的默认值
                    return result
                end
            end
            if not valid then
                error("Invalid field in Vector3: " .. key, 2)
            end
        end
    self.__newindex = 
        function(self, key, value)
            print("set newindex")
            local valid = false
            for k, v in ipairs(v3_field) do 
                if key == k then
                    valid = true
                    rawset(v3, key, value)
                    return
                end
            end
            if not valid then
                error("Invalid field in Vector3: " .. key, 2)
            end
          end
    return v3
end

local v  = Vector3:new(3, 3, 3)
v.x = 2
print(v.x)
v.y = nil
print(v.y)
print("Vector3 v = " .. tostring(v))

输出为：

这样即使是字段被赋值为nil，依然可以访问并重新赋值。