#Lua#The Stack

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序

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这几天重看 Programming in Lua，介绍了 The Stack的概念，中文有很多翻译：Lua堆栈、Lua状态……我倾向于不翻译，称之为：The Stack.

这篇主要主要讲的是：为什么会出现 The Stack 这样的一个模型，用来作为数据交互的一个重要媒介

对于一个功能的出现，常常先有需求，然后实现。

提出需求应该是这样的：我们想编写一门XX类型的语言，希望它具有YY的特性，能够实现ZZ的功能。

在讲述The Stack之前，首先我们要明确一些前置概念：
要设计Lua语言，它包含的一些重要部分有：

1. 脚本语言的语法规则
2. 解释器
3. C API

它的流程是这样的：编写脚本helloworld.lua
解释器负责将local a = 5 这样的脚本语言转化为调用C API，完成脚本语言到C语言之间的调用转化。
于是 脚本中的调用 就等价于 C API的调用，因此，所谓脚本的特性，就要求C API这套机制必须拥有这些特性。
于是给出了问题的转换：**定义脚本语言Lua，就是定义 C API **

现在回到需求本身，有了这样的一个需求以后，当我们尝试在Lua(即C API)和C之间进行数据交互的时候，可能会遇到哪些问题呢？

1. Lua是一门动态语言，而C是一门静态语言，产生了动态语言与静态语言不匹配的问题；
2. Lua是自动内存管理，而C是手动内存管理，产生了内存管理机制不匹配的问题；

让我们更具体的来描述这些问题：

当我们在脚本中输入

a[k] = v

k和v都可以有多种数据类型，甚至a也可以有多种类型（取决于其元表），我们希望这样的表达式经过解释器翻译后，通过调用C API就能实现这个功能，那么如何处理呢？
由于C是一门静态语言，当我们试图提供这样的一个赋值操作比如：settable，这个函数的原型是固定的，参数类型是固定的。因此为了实现上述的赋值操作，我们需要定义上百个这样的函数。

void lua_settable_1(int a[], int k, int v)
void lua_settable_2(double a[], int k, double v)
......

这显然是无法接受的。

一个直观的解决方案，是定义一个C中的 union 类型，比如说 lua_Value：

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

这样的解决方案带来两个问题：

1. 当我们尝试在其他编程语言中去做变量的映射关系时，这种复杂的类型的映射就变得相当困难了，而我们设计 C API的时候，希望它不限于C/C++，而是能够与更多的语言进行转换；

2. 我们希望为Lua设计垃圾回收机制，如果我们用C变量来持有一个Lua table，那么Lua引擎将无从判断这个C变量的使用情况，很可能错误的将其当做垃圾而回收。

于是，Lua 提供了 The Stack 进行数据之间的交互。

当需要获取某个变量值的时候，调用C API，它会将所需要的数据压入The Stack，放在栈顶，然后再次调用C API，从The Stack中获取该数据。

接下去的文章里，会讲述C API提供了怎样一套机制。