用 Lua 编程：24.2 - Lua 编程语言

第一版是为 Lua 5.0 编写的。虽然在很大程度上仍然适用于后续版本，但仍有一些差异。
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24.2 – 栈

在尝试在 Lua 和 C 之间交换值时，我们面临两个问题：动态类型系统和静态类型系统之间的不匹配，以及自动内存管理和手动内存管理之间的不匹配。

在 Lua 中，当我们编写 a[k] = v 时，k 和 v 都可以具有多种不同的类型（甚至 a 也可能具有不同的类型，因为元表）。但是，如果我们希望在 C 中提供此操作，则任何 settable 函数都必须具有固定类型。对于此单一操作，我们需要几十个不同的函数（对于三个参数的每种类型组合，一个函数）。

我们可以通过在 C 中声明某种联合类型来解决此问题，我们称之为 lua_Value，它可以表示所有 Lua 值。然后，我们可以将 settable 声明为

    void lua_settable (lua_Value a, lua_Value k, lua_Value v);

此解决方案有两个缺点。首先，将如此复杂的类型映射到其他语言可能很困难；Lua 的设计不仅可以轻松地与 C/C++ 接口，还可以与 Java、Fortran 等接口。其次，Lua 会执行垃圾回收：如果我们在 C 变量中保留 Lua 值，则 Lua 引擎无法知道此用法；它可能会（错误地）假设此值为垃圾并收集它。

因此，Lua API 不会定义类似 lua_Value 类型的内容。相反，它使用一个抽象堆栈在 Lua 和 C 之间交换值。此堆栈中的每个槽位都可以容纳任何 Lua 值。每当您想从 Lua 请求一个值（例如全局变量的值）时，您调用 Lua，它将所需值压入堆栈。每当您想将一个值传递给 Lua 时，您首先将值压入堆栈，然后调用 Lua（它将弹出该值）。我们仍然需要不同的函数来将每个 C 类型压入堆栈，以及不同的函数来从堆栈获取每个值，但我们避免了组合爆炸。此外，由于此堆栈由 Lua 管理，因此垃圾回收器知道 C 正在使用哪些值。

API 中几乎所有函数都使用堆栈。正如我们在第一个示例中看到的，luaL_loadbuffer 将其结果留在堆栈中（编译的块或错误消息）；lua_pcall 从堆栈中获取要调用的函数，并将任何可能的错误消息留在那里。

Lua 以严格的 LIFO 规则（后进先出；即始终通过顶部）操纵此堆栈。当您调用 Lua 时，它只会更改堆栈的顶部。您的 C 代码有更大的自由度；具体来说，它可以检查堆栈中的任何元素，甚至可以在任意位置插入和删除元素。