Lua C API 概述

Lua 實際上是指 C 函式庫 liblua，必須寄居在某個應用程式下才能使用，所以是一個嵌入式語言 (embedded language)。而 lua 這個獨立 (stand-alone) 應用程式，只是一個 Lua 的小外殼，少於 500 行程式碼，提供一個使用者界面方便使用 Lua，真正執行 Lua 程式碼的不是外殼，而是 Lua。Lua 嵌入式語言的角色 ，使得它成為應用程式的擴展語言 (extension language)，讓應用程式得以使用 Lua 的設施 (facilities)，來擴展應用程式的功能。

另外，Lua 也是一個可擴展的語言 (extensible language)，可在 Lua 環境下用其它語言 (例如 C) 來擴展 Lua 所沒有的新功能。

就 Lua 的擴展語言及可擴展語言兩個角色，皆可使用 C 語言。Lua 可作為 C 語言的擴展語言，C 實作為應用程式，使用 liblua 提供 Lua 環境來擴充 Lua 語言功能。反過來，C 也可以擴展 Lua 語言，提供 Lua 沒有的功能。這兩者使用相同的 API 跟 Lua 溝通，稱為 C API，包括一些函數：讀寫 Lua 全域變數，呼叫 Lua 函數，運行 Lua 程式碼，登記 C 函數好讓能被 Lua 呼叫，等等。

跟 Lua 是完全不同的是，C API 延續 C 嚴謹的特性。在寫 C 語言程式時，必須注意類型 (type) 檢查，錯誤處理，memory-allocation 錯誤等。大多數 API 中的函數不檢查參數的正確性，在呼叫函數之前，必須確保參數是對的。否則，可能出現「segmentation fault」或類似的激烈結果，而不是委婉的告訴你錯誤訊息。此外，API 強調靈活性和簡易性，而不是易用，常見的工作可能要呼叫好幾個 API 函數，但讓你完全控制所有細節，比如錯誤處理，緩​​衝區大小等等。

Lua 和 C 之間通信中的重要組成部分是虛擬堆疊。幾乎所有的 API 都對這個堆疊裡的值操作。所有從 Lua 到 C 及從 C 到 Lua 的資料交換都是經過這個堆疊。此外，可以使用堆疊來存放中間結果。堆疊有助於解決 Lua 和 C 之間的兩個不匹配：一是 Lua 使用垃圾收集 (garbage collection)，而 C 需要明確的釋出記憶體；二是來自 Lua 使用動態類型 (dynamic typing)，而 C 使用靜態類型 (static typing)。

正如標題所說，本章是一個概述，不用急著去理解所提到的所有細節。稍後會補上那些細節。然而，不要忘了，可以在 Lua 參考手冊找到特定功能的更多細節。此外，可以在 Lua 的分佈 (distribution) 本身找到幾個使用 API 例子。獨立的 Lua 直譯器 (lua.c) 提供應用程式的例子，而標準庫 (lmathlib.c，lstrlib.c 等) 提供 Lua 的函式庫的例子。

參考：

1. 本文翻譯 Programming in Lua, 1st ed. 的 §24 – An Overview of the C API，並加以修改整理。
2. 本站 Lua 相關文章