Lua+元方法__len：长度操作符的自定义本质

【语法算法】

元方法 __len 的触发就这一行：

setmetatable(t, { __len = function(t) return #t.data end })

对带 __len 的表做 #t 操作时，Lua 调用 __len 而不是返回内置的表长度——自定义长度的全部机制就这一行。今天拆开。

一、默认、覆盖、联动三段

__len 的三段。默认：没有 __len 时 #t 返回表的边界——数组部分返回最后一个整数索引——哈希部分的长度不确定。覆盖：设置了 __len 后 #t 调用自定义函数返回自定义长度——对于封装了数据的表，内置的 #t 返回 0（因为表没有数组部分）——__len 让自定义容器也能正确响应 # 操作。联动：__len 和 __index 联动——__index 管"读取不存在的键"，__len 管"长度是多少"——两者组合可以实现"自定义容器"：表封装了内部数据但对外暴露统一的接口。三段连起来：__len 玩的是"把表变成自定义容器"——表的内部实现对外不可见，对外只暴露统一的操作接口。

graph TD
    A["#t"] --> B{"t有__len?"}
    B -->|是| C["调用__len(t)"]
    C --> D["返回自定义长度"]
    B -->|否| E["返回内置边界长度"]

二、自定义容器的正确写法

local Stack = {}
Stack.__index = Stack

function Stack.new()
    return setmetatable({ items = {} }, Stack)
end

function Stack:push(v)
    self.items[#self.items + 1] = v
end

function Stack:pop()
    local v = table.remove(self.items)
    return v
end

Stack.__len = function(s)
    return #s.items
end

local stack = Stack.new()
stack:push("a")
stack:push("b")
stack:push("c")

print(#stack)  -- 3: 走__len元方法

#stack 走 __len 元方法返回内部表的长度——没有 __len 时 #stack 返回 0——因为 stack 表本身没有数组部分——__len 让自定义容器也能正确响应 # 操作。

三、__len 的盲区和自定义容器的边界

__len 有一个盲区：只对 # 操作符生效——table.insert 和 table.remove 不走 __len——它们操作的是表的原始数组部分——自定义容器如果要支持 insert 和 remove，必须自己实现这两个方法。自定义容器的边界也要写清：__len 返回的值可以是任何数字——但调用方通常期望返回值是非负整数——返回负数或小数会导致调用方的逻辑出错——__len 的返回值就是容器的"大小承诺"，承诺了就要兑现。最后一条纪律：__len 函数不能修改表——__len 应该是纯查询函数，不应该有副作用——修改了表就破坏了 # 操作符的语义，# 操作符在 Lua 里是只读操作。