最近在实习，接到的第一个任务是用公司的自研引擎制作一款抖音特效《宅家舞蹈秀》并于五一期间上线抖音。目前特效已经上线了，不过数据不是很好看，希望之后能被推起来吧orz。

说到自研引擎，给我的感觉和 Unity 一类的游戏引擎很像，只不过有些功能开发的不是很成熟（或者说健全），会有一些偶发的诡异的bug（例如粒子播放失败）。虽然存在些许问题，但这款引擎的功能足够满足抖音小游戏/抖音特效这样轻量级的开发了。

自研引擎所使用的编程语言是Lua。Lua是一个灵活且轻量的脚本语言，在实际的游戏开发工作流中，可以用它结合xLua框架来实现游戏的热更新，也可以直接用Lua开发游戏（特别是一些早期的小游戏）。Lua本身并没有提供面向对象的特性，当游戏系统变得复杂时我们该怎么办呢？

在现代游戏编程中，我们会采用具有面向对象特性的语言（例如Java、C#、C++）来开发游戏。面向对象有三个特性，分别是：

封装：就是把对象的属性和行为（数据）结合为一个独立的整体，并尽可能隐藏对象的内部实现细节
继承：从已有的类中派生出新的类称为子类，子类继承父类的数据属性和行为，并能根据自己的需求扩展出新的行为，可以提高代码的复用性
多态：指允许不同的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式（发送消息就是函数调用）

答案是：我们可以借助Lua的数据结构模拟面向对象编程所具有的特性，这也是本文所讨论的主题。

利用table+元表实现OOP

封装

Lua中有一个名为 table 的强大的数据结构，通过它我们可以创建不同的数据类型，如：数组、字典等。Lua 中的类可以通过 table + function 模拟出来，我们可以使用表来创建对象。

-- 声明一个table
t = {}
-- 声明属性，其中.之后的是键， = 之后的是值。
t.name = "GT"
-- function是一个函数
t.sayHello = function ()
    print("hello")
end

print(t.name)   -- GT
t.sayHello()    -- hello

继承

至于继承，则可以通过Lua的元表（metetable）模拟出来。当我们访问 table 中一个不存在的字段时，则会查找它的元表中的 __index 元方法，元方法中如果存在这个字段就返回这个字段的值，没有则返回nil。

假设我们声明了一个动物的类：

animal = {}
animal.name = "animal"
animal.age = 1
animal.sayHello = function ()
    print("I'am animal")
end

添加一个new方法，用来修改传入的table的元表。

animal.new = function (self, o)
    o = o or {}             -- 如果o是nil，创建一个table
    self.__index = self     -- 将元表的 __index 指向自身(self)
    setmetatable(o,self)    -- 将自身设置为o的元表
    return o
end

这时我们就可以通过这个新定义的 new 方法来创建“子类”了。

我们分别调用 new 方法来创建一个 dog 和 cat 的实例，该方法会将 dog 和 cat 的元表设置为 animal 类，当查找它们中不存在的字段时，将访问它们的元表(也就是 animal )中进行查找。

dog = animal:new()
cat = animal:new()
print(dog.name)     -- animal
print(cat.age)      -- 1

那么我们是否有办法实现多重继承呢？答案是有的。在Lua中，如果它的元表的 __index 字段被设置成一个函数时，当 Lua 在原来的表中找不到某个键时就会以表和没找到的字段为参数调用这个函数。如果 __index 字段是一个表，则会直接访问这个表。所以实现多重继承的思路很简单，我们只需要在创建类的时候传入它的多个父类，并且将 __index 字段属性设置为一个函数，这个函数会遍历所有父类，查找父类中的属性。

-- 遍历plist列表，查找其中的k
local function search (k, plist)
    for i = 1, #plist do
        local v = plist[i][k] -- 尝试在第i个父类中查找k
        if v then return v end
    end
end

function createClass (...)
    local c = {} -- 新创建的类
    local parents = {...} -- 所有的父类

    -- 定义元表，从父类中查找不存在的方法
    setmetatable(c, {__index = function (t, k)
                return search(k, parents)
            end})

    -- 将c作为其实例的元表
    c.__index = c

    -- 为新类定义一个构造函数
    function c:new (o)
        o = o or {}
        setmetatable(o, c)
        return o
    end

    return c -- return new class
end

多态

多态指子类能够对父类的函数进行重写（例如 animal 类中的 sayHello 方法），这在Lua中也是可以实现的。

dog = animal:new()
dog.name = "dog"
dog.sayHello = function ()  -- 重新定义sayHello
    print("wangwang")
end
dog.sayHello()  -- wangwang

cat = animal:new()
cat.name = "cat"
cat.sayHello()  -- 仍是animal中的sayhello，即输出I'am animal