弱表(weak table)是一個很有意思的東西，像C++/Java等語言是沒有的。弱表的定義是：A weak table is a table whose elements are weak references，元素爲弱引用的表就叫弱表。有弱引用那麼也就有強引用，有引用那麼也就有非引用。我們先要釐這些基本概念：變量、值、類型、對象。
（1）變量與值：Lua是一個dynamically typed language，也就是說在Lua中，變量沒有類型，它可以是任何東西，而值有類型，所以Lua中沒有變量類型定義這種東西。另外，Lua中所有的值都是第一類值(first-class values)。
（2）Lua有8種基本類型：nil、boolean、number、string、function、userdata、thread、table。其中Nil就是nil變量的類型，nil的主要用途就是一個所有類型之外的類型，用於區別其他7中基本類型。
（3）對象objects:Tables、functins、threads、userdata。對於這幾種值類型，其變量皆爲引用類型（變量本身不存儲類型數據，而是指向它們）。賦值、參數傳遞、函數返回等都操作的是這些值的引用，並不產生任何copy行爲。
Lua的垃圾回收機制：gc是很多語言的常見機制，讓程序員拜託複雜易出錯的內存管理。
定義：Lua manages memory automatically by running a garbage collector to collect all dead objects (that is, objects that are no longer accessible from Lua).
三點理解：（1）gc自動運行，也可以手動調用；（2）自動收集的目標是引用計數爲0的對象；（3）dead objects：不能訪問到的對象，沒有引用指向它了，當然就是訪問不到的了，也就等同於垃圾內存了。
weak table的定義：
（1）weak表是一個表，它擁有metatable，並且metatable定義了__mode字段；
（2）weak表中的引用是弱引用(weak reference)，弱引用不會導致對象的引用計數變化。換言之，如果一個對象只有弱引用指向它，那麼gc會自動回收該對象的內存。
（3）__mode字段可以取以下三個值：k、v、kv。k表示table.key是weak的，也就是table的keys能夠被自動gc；v表示table.value是weak的，也就是table的values能被自動gc；kv就是二者的組合。任何情況下，只要key和value中的一個被gc，那麼這個key-value pair就被從表中移除了( In any case, if either the key or the value is collected, the whole pair is removed from the table)。
對於普通的強引用表，當你把對象放進表中的時候，就產生了一個引用，那麼即使其他地方沒有對錶中元素的任何引用，gc也不會被回收這些對象。那麼你的選擇只有兩種：手動釋放表元素或者讓它們常駐內存。
strongTable = {}
strongTable[1] = function() print("i am the first element") end
strongTable[2] = function() print("i am the second element") end
strongTable[3] = {10, 20, 30}
print(table.getn(strongTable)) -- 3
collectgarbage()
print(table.getn(strongTable)) -- 3
但是，在編程環境中，有時你並不確定手動給一個鍵值賦nil的時機，而是需要等所有使用者用完以後進行釋放，在釋放以前，是可以訪問這個鍵值對的。這種時候，weak表就派上用場了。關於weak table的理解，看下面這個小例子：
weakTable = {}
weakTable[1] = function() print("i am the first element") end
weakTable[2] = function() print("i am the second element") end
weakTable[3] = {10, 20, 30}
setmetatable(weakTable, {__mode = "v"}) -- 設置爲弱表
print(table.getn(weakTable)) -- 3
ele = weakTable[1] -- 給第一個元素增加一個引用
collectgarbage()
print(table.getn(weakTable)) -- 1，第一個函數引用爲1，不能gc
ele = nil -- 釋放引用
collectgarbage()
print(table.getn(weakTable)) -- 0，沒有其他引用了，全部gc
當然在實際的代碼過程中，我們不一定需要手動collectgarbage，因爲該函數是在後臺自動運行的，它有自己的運行週期和規律，對編程者來說是透明的。
注意：只有擁有顯示構造的對象類型會被自動從weak表中移除，值類型boolean、number是不會自動從weak中移除的。而string類型雖然也由gc來負責清理，但是string沒有顯示的構造過程，因此也不會自動從weak表中移除，對於string的內存管理有單獨的策略。
基於weak表的簡單應用：
（1）記憶函數：一個相當普遍的編程技術是用空間來換取時間。你可以通過記憶函數結果來進行優化，當你用同樣的參數再次調用函數時，它可以自動返回記憶的結果。將函數的輸入和輸出分別作爲key和value放在一個weak table裏面，調用函數之前先查看有無現成的結果，有就返回，沒有就調用函數，然後將結果存入表中。由於是weak table，此表會定期自動清理掉不再有引用的鍵值對。
（2）關聯對象屬性：Lua本身使用這種技術來保存數組的大小。table庫提供了一個函數來設定數組的大小，另一個函數來讀取數組的大小。當你設定了一個數組的大小，Lua 將這個尺寸保存在一個私有的weak table，索引就是數組本身，而value就是它的尺寸。
同樣的，當我們需要給任一對象添加一個屬性的時候，可以在外部單獨做一弱key表，然後以對象爲key值，屬性值爲value。這樣即可以方便的訪問這個屬性，也不影響該對象的釋放。而且對象本身沒任何修改，能很好的保持對象本身的獨立性。
（3）帶有默認值的表：
有兩種實現方法，第一種方法，使用關聯對象屬性的方法，將表作爲key，默認值作爲value，存到一個弱key的weak表中：
local defaults = {}
setmetatable(defaults, {_mode = "k"})
local mt = {__index = function(t) return defaults[t] end}
function setDefault(t, d)
defaults[t] = d
setmetatable(t, mt)
end
第二種方法，針對不同的metatable來進行優化，對於每一個具體的默認值，生成一個與之對應的metatable，然後以默認值爲key，metatable爲value，存到一個弱value的weak表中：
metas = {}
setmetatable(metas, {__mode = "v"})
setdefault = function (t, d)
local mt = metas[d]
if mt == nil then
mt = {__index = function() return d end}
metas[d] = mt
end
setmetatable(t, mt)
end
兩種方式各有利弊，第一種方法對於每一個table都需要添加一個鍵值對，但是公用一個metatable。第二種方法需要許多個不同的metatable，但擁有相同默認值的table共用一個metatable，並且weak表要比第一種方法小。如果你的代碼環境中有很多個table，但常用默認值只有那麼幾種，建議選擇第二種方法，否則就選擇第一種方法。