Lua與C交互的棧是一個重要的概念。文章首先解釋了為什麼要引入Lua棧，然後對訪問棧常用的API進行了總結，並使用這些API的注意事項，最後從Lua源代碼來看棧的實現原理。
Lua 語言 15 分鐘快速入門 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-06/86582.htm
Lua程序設計（第2版）中文 PDF http://www.linuxidc.com/Linux/2013-03/81833.htm
Lua程序設計（第二版）閱讀筆記 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-03/81834.htm
NetBSD 將支持用 Lua 腳本開發內核組件 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-02/79527.htm
CentOS 編譯安裝 Lua LuaSocket http://www.linuxidc.com/Linux/2011-08/41105.htm
Lua棧概述
我們知道Lua是一種嵌入式語言，所有的Lua程序最後都需要通過Lua解釋器（即Lua虛擬機）把其解析成字節碼的形式才能執行。 一方面，我們可以在一個應用程序（擁有主動權）中嵌入Lua解釋器，此時使用Lua的目的是方便擴展這個應用程序，用Lua實現相應的工作；另一方面，我們在Lua程序（此時用Lua語言編寫的程序擁有主動權）中也可以使用那些用C語言實現的函數（比如string.find()）。
在上面兩個描述中，都涉及到Lua與C之間數據交換，而在這兩種語言交換數據時，我們自然面臨兩個問題，一個是Lua是動態類型語言，在Lua語言中沒有類型定義的語法，每個值都攜帶了它自身的類型信息，而C語言是靜態類型語言；另一個是Lua使用垃圾收集，可以自動管理內存，而C語言要求程序自己釋放分配的內存，需應用程序自身管理內存。為了解決這個兩個問題，Lua引入了一個虛擬棧。
為了方便Lua與C交互，比如在C代碼中調用Lua函數，Lua官方提供了一系列的API和庫。利用這些API，C語言就可以方便從Lua中獲取相應的值，也可以方便地把值返回給Lua，當然，這些操作都是通過棧作為橋梁來實現的。
訪問Lua棧的API
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Lua提供了大量的API用於操作棧，這些API方便我們向棧中壓入元素、查詢棧中的元素、修改棧的大小等操作。下面對常用的API使用做一個簡單總結，尤其在使用這些API的需要注意的地方。
1、向棧中壓入元素
向棧中壓入元素的API，通常都是以lua_push*開頭來命名，比如lua_pushnunber、lua_pushstring、lua_pushcfunction、lua_pushcclousre等函數都是向棧頂中壓入一個Lua值。通常在Lua代碼中調用C實現的函數並且被調用的C函數有返回值時，被調用的C函數通常就要用到這些接口，把返回值壓入棧中，返回給Lua（當然這些C函數也要求返回一個值，告訴Lua一共返回（壓入）了多少個值）。值得注意的是，向棧中壓入一個元素時，應該確保棧中具有足夠的空間，可以調用lua_checkstack來檢測是否有足夠的空間。
實質上這些API是把C語言裡面的值封裝成Lua類型的值壓入棧中的，對於那些需要垃圾回收的元素，在壓入棧時，都會在Lua（也就是Lua虛擬機中）生成一個副本。比如lua_pushstring(lua_State *L, const char *s)會向中棧壓入由s指向的以'\0'結尾的字符串，在C中調用這個函數後，我們可以任意釋放或修改由s指向的字符串，也不會出現問題，原因就是在執行lua_pushstring過程中Lua會生成一個內部副本。實質上，Lua不會持有指向外部字符串的指針，也不會持有指向任何其他外部對象的指針（除了C函數，因為C函數總是靜態的）。
總之，一旦C中值被壓入棧中，Lua就會生成相應的結構（實質就是Lua中實現的相應數據類型）並管理（比如自動垃圾回收）這個值，從此不會再依賴於原來的C值。
2、獲取棧中的元素
從棧中獲取一個值的函數，通常都是以lua_to*開頭來命名，比如lua_tonumber、lua_tostring、lua_touserdata、lua_tocfunction等函數都是從棧中指定的索引處獲取一個值。通常在C函數中，可以用這些接口獲取從Lua中傳遞給C函數的參數。如果指定的元素不具有正確的類型，調用這些函數也不會出問題的。在這種情況下，lua_toboolean、lua_tonumber、lua_tointeger和lua_objlen會返回0，而其他函數會返回NULL。對於返回NULL的函數，可以直接通過返回值，即可以知道調用是否正確；對於返回0的函數，通常先需要使用lua_is*系列函數，判斷調用是否正確。
注意lua_to*和lua_is*系列函數都是試圖轉換棧中元素為相應中的值。比如lua_isnumber不會檢查是否為數字類型，而是檢查是否能轉換為數字類型；lua_isstring也類似，它對於任意數字，lua_isstring都返回真。要想真正返回棧中元素的類型，可以用函數lua_type。每種類型對應於一個常量（LUA_TNIL，LUA_TBOOLEAN，LUA_TNUMBER等），這些常量定義在頭文件lua.h中。
值得一提是lua_tolstring函數，它的函數原型是const char *lua_tolstring (lua_State *L, int index, size_t *len)。它會把棧中索引為index的Lua值裝換為一個C字符串。若參數Len不為NULL，則*Len會保存字符串的長度。棧中的Lua值必須為string或number類型，否則函數返回NULL。若棧中Lua值為number類型，則該函數實質會改變棧中的值為string類型，由於這個原因，在利用lua_next遍歷棧中的table時，對key使用lua_tolstring尤其需要注意，除非知道key都是string類型。lua_tolstring函數返回的指針，指向的是Lua虛擬機內部的字符串，這個字符串是以'\0'結尾的，但字符串中間也可能包含值為0的字符。由於Lua自身的垃圾回收，因此當棧中的字符串被彈出後，函數返回的指針所有指向的字符串可能就不能再有效了。也說明了，當一個C函數從Lua收到一個字符串參數時，在C函數中，即不能在訪問字符串時從棧中彈出它，也不能修改字符串。
3、其他操作棧的函數
int lua_call (lua_State *L, int nargs, int nresults);
調用棧中的函數，在調用lua_call之前，程序必須首先要保證被調用函數已壓入棧，其次要被調用函數需要的參數也已經按順序壓入棧，也就是說，第一個參數最先被壓入棧，依次類推。nargs是指需要壓入棧中參數的個數，當函數被調用後，之前壓入的函數和參數都會從棧中彈出，並將函數執行的結果按順序壓入棧中，因此最後一個結果壓入棧頂，同時，壓入棧的個數會根據nresults的值做調整。與lua_call相對應的是lua_pcall函數，lua_pcall會以保護模式調用棧中的函數。以保護模式調用意思是，當被調用的函數發生任何錯誤時，該錯誤不會傳播，不像lua_call會把錯誤傳遞到上一層，lua_pcall所調用的棧中函數發送錯誤時，lua_pcall會捕捉這個錯誤，並向棧中壓入一個錯誤信息，並返回一個錯誤碼。在應用程序中編寫主函數時，應該使用lua_pcall來調用棧中的函數，捕獲所有錯誤。而在為Lua編寫擴展的C函數時，應該調用lua_call，把錯誤返回到腳本層。
void lua_createtable (lua_State *L, int narr, int nrec);
創建一個新的table，並把它壓入棧頂，參數narr和nrec分別指新的table將會有多少個數組元素和多少需要hash的元素，Lua會根據這個兩個值為新的table預分配內存。對於事先知道table結構，利用這兩個參數能提高創建新table的性能。對於事先不知道table結構，則可以使用void lua_newtable (lua_State *L),它等價於lua_createtable(L, 0, 0)。
除了上面提到的C API，還有許多其他有用的C API，比如操作table的接口有：lua_getfield、lua_setfield、lua_gettable、lua_settable等接口，在具體使用時，可以參照Lua手冊。
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