Lua与C交互的栈是一个重要的概念。文章首先解释了为什么要引入Lua栈，然后对访问栈常用的API进行了总结，并使用这些API的注意事项，最后从Lua源代码来看栈的实现原理。
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Lua栈概述
我们知道Lua是一种嵌入式语言，所有的Lua程序最后都需要通过Lua解释器（即Lua虚拟机）把其解析成字节码的形式才能执行。 一方面，我们可以在一个应用程序（拥有主动权）中嵌入Lua解释器，此时使用Lua的目的是方便扩展这个应用程序，用Lua实现相应的工作；另一方面，我们在Lua程序（此时用Lua语言编写的程序拥有主动权）中也可以使用那些用C语言实现的函数（比如string.find()）。
在上面两个描述中，都涉及到Lua与C之间数据交换，而在这两种语言交换数据时，我们自然面临两个问题，一个是Lua是动态类型语言，在Lua语言中没有类型定义的语法，每个值都携带了它自身的类型信息，而C语言是静态类型语言；另一个是Lua使用垃圾收集，可以自动管理内存，而C语言要求程序自己释放分配的内存，需应用程序自身管理内存。为了解决这个两个问题，Lua引入了一个虚拟栈。
为了方便Lua与C交互，比如在C代码中调用Lua函数，Lua官方提供了一系列的API和库。利用这些API，C语言就可以方便从Lua中获取相应的值，也可以方便地把值返回给Lua，当然，这些操作都是通过栈作为桥梁来实现的。
访问Lua栈的API
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Lua提供了大量的API用于操作栈，这些API方便我们向栈中压入元素、查询栈中的元素、修改栈的大小等操作。下面对常用的API使用做一个简单总结，尤其在使用这些API的需要注意的地方。
1、向栈中压入元素
向栈中压入元素的API，通常都是以lua_push*开头来命名，比如lua_pushnunber、lua_pushstring、lua_pushcfunction、lua_pushcclousre等函数都是向栈顶中压入一个Lua值。通常在Lua代码中调用C实现的函数并且被调用的C函数有返回值时，被调用的C函数通常就要用到这些接口，把返回值压入栈中，返回给Lua（当然这些C函数也要求返回一个值，告诉Lua一共返回（压入）了多少个值）。值得注意的是，向栈中压入一个元素时，应该确保栈中具有足够的空间，可以调用lua_checkstack来检测是否有足够的空间。
实质上这些API是把C语言里面的值封装成Lua类型的值压入栈中的，对于那些需要垃圾回收的元素，在压入栈时，都会在Lua（也就是Lua虚拟机中）生成一个副本。比如lua_pushstring(lua_State *L, const char *s)会向中栈压入由s指向的以'\0'结尾的字符串，在C中调用这个函数后，我们可以任意释放或修改由s指向的字符串，也不会出现问题，原因就是在执行lua_pushstring过程中Lua会生成一个内部副本。实质上，Lua不会持有指向外部字符串的指针，也不会持有指向任何其他外部对象的指针（除了C函数，因为C函数总是静态的）。
总之，一旦C中值被压入栈中，Lua就会生成相应的结构（实质就是Lua中实现的相应数据类型）并管理（比如自动垃圾回收）这个值，从此不会再依赖于原来的C值。
2、获取栈中的元素
从栈中获取一个值的函数，通常都是以lua_to*开头来命名，比如lua_tonumber、lua_tostring、lua_touserdata、lua_tocfunction等函数都是从栈中指定的索引处获取一个值。通常在C函数中，可以用这些接口获取从Lua中传递给C函数的参数。如果指定的元素不具有正确的类型，调用这些函数也不会出问题的。在这种情况下，lua_toboolean、lua_tonumber、lua_tointeger和lua_objlen会返回0，而其他函数会返回NULL。对于返回NULL的函数，可以直接通过返回值，即可以知道调用是否正确；对于返回0的函数，通常先需要使用lua_is*系列函数，判断调用是否正确。
注意lua_to*和lua_is*系列函数都是试图转换栈中元素为相应中的值。比如lua_isnumber不会检查是否为数字类型，而是检查是否能转换为数字类型；lua_isstring也类似，它对于任意数字，lua_isstring都返回真。要想真正返回栈中元素的类型，可以用函数lua_type。每种类型对应于一个常量（LUA_TNIL，LUA_TBOOLEAN，LUA_TNUMBER等），这些常量定义在头文件lua.h中。