一、Lua脚本语言
1. 概述
Lua是一种脚本编程语言，与一般脚本语言不同，被称为是嵌入式的脚本语言。Lua最著名的应用是在暴雪公司的网络游戏魔兽世界中。
Lua语言可以独立进行编程，但这不是其主要的使用方式。Lua最典型的用法，是作为一个库，嵌入到其他大型语言（称为宿主语言）的应用程序之中，为应用程序提供参数配置或逻辑描述等功能，带来前所未有的灵活性。
Lua常见的宿主语言有：C/C++、Java、.NET，甚至脚本语言如PHP、Ruby。
2. Lua与相似解决方案的比较
Lua体积很小，往往使用静态链接嵌入到程序内部，在发布应用时不需要附带任何的运行时支持。
3. 宿主语言中嵌入Lua的工作流程
（1）宿主语言建立Lua解释器对象
（2）将宿主语言实现的Lua扩展，如函数等，注册到Lua解释器中，供其使用。
（3）读入Lua源程序或预先编译好的Lua程序。
（4）执行读入的Lua程序。
二、Lua虚拟机的初始化
Lua工作的核心是Lua虚拟机，宿主语言在加载和执行Lua脚本时，做的第一件事情就是创建并初始化Lua虚拟机。
1. 创建Lua虚拟机
lua_State *lua_newstate(lua_Alloc f, void *ud) API可以为我们创建一个新的独立的Lua虚拟机。
参数指定了虚拟机中的内存分配策略，例如我们已经在自己的代码中实现了内存池，这时候只需要写一个符合lua_Alloc原型的适配器，然后指定为Lua的内存分配器就可以了，使得内存分配更加灵活。当然，如果不想自定义内存分配策略，也可以使用luaL_newstate，这样Lua会帮你定义默认的内存分配策略。
我们可以先来看一下luaL_newstate的源码：
- // luaconf.h
- /*
- @@ LUA_EXTRASPACE defines the size of a raw memory area associated with
- ** a Lua state with very fast access.
- ** CHANGE it if you need a different size.
- */
- #define LUA_EXTRASPACE (sizeof(void *))
- // lstate.c
- /*
- ** thread state + extra space
- */
- typedef struct LX {
- lu_byte extra_[LUA_EXTRASPACE];
- lua_State l;
- } LX;
- /*
- ** Main thread combines a thread state and the global state
- */
- typedef struct LG {
- LX l;
- global_State g;
- } LG;
- // lstate.c
- LUA_API lua_State *lua_newstate (lua_Alloc f, void *ud) {
- int i;
- lua_State *L;
- global_State *g;
- LG *l = cast(LG *, (*f)(ud, NULL, LUA_TTHREAD, sizeof(LG)));
- if (l == NULL) return NULL;
- L = &l->l.l;
- g = &l->g;
- ......
- return L;
- }
可见，通过luaL_newstate 创建Lua虚拟机时，第一块申请的内存将用来存储global_State（全局状态机）和lua_State（主线程）实例。为了避免内存碎片的产生，同时减少内存分配和释放的次数，Lua采用了一个小技巧：利用一个LG结构，把分配lua_State和global_State的行为关联在一起。这个LG结构是在C文件内部定义，而不存在公开的H文件中，仅供该C代码文件使用，因此这种依赖数据结构内存布局的用法负作用不大。
2. 关于global_State和lua_State
在一个独立的Lua虚拟机中，global_State是一个全局的结构, 而lua_State可以有多个。
global_State
global_State结构，我们可以称之为Lua全局状态机。从Lua的使用者角度来看，global_State结构是完全感知不到的：我们无法用Lua公开的API获取到它的指针、句柄或引用，而且实际上我们也并不需要引用到它。但是对于Lua的实现来说，global_State是十分重要的部分。
它管理着Lua中全局唯一的信息，主要是以下功能：
（1）内存分配策略及其参数
在调用lua_newstate的时候配置它们. 也可以通过lua_getallocf和lua_setallocf随时获取和修改它
（2）字符串的hashtable
全局的字符串哈希表，即保存那些短字符串，使得整个虚拟机中短字符串只有一份实例。具体参见 Lua字符串处理
（3）垃圾回收相关的信息，内存使用统计量
（4）panic, 当无保护调用发生时, 会调用该函数, 默认是null, 可以通过lua_atpanic配置.（用于异常处理）
（5）注册表, 注册表是一个全局唯一的table
（6）记录lua中元方法名称 和 基本类型的元表
[注意, lua中table和userdata每个实例可以拥有自己的独特的元表--记录在table和userdata的mt字段, 其他类型是每个类型共享一个元表--就是记录在这里].
（7）upvalue链表
（8）主lua_State, 一个lua虚拟机中, 可以有多个lua_State, lua_newstate会创建出一个lua_State（称为主线程）, 并邦定到global_state的主lua_State上
lua_State
线程，这里线程的概念区别于操作系统的线程，实际上也是Lua中定义的一种状态机。lua_State主要是管理一个lua虚拟机的执行环境, 一个lua虚拟机可以有多个执行环境。
（1）要注意的是, 和nil, string, table一样,lua_State也是lua中的一种基本类型, lua中的表示是TValue {value = lua_State, tt = LUA_TTHREAD}
（2）lua_State的成员和功能
a. 栈的管理, 包括管理整个栈和当前函数使用的栈的情况
b. CallInfo的管理, 包括管理整个CallInfo数组和当前函数的CallInfo
c. hook相关的, 包括hookmask, hookcount, hook函数等
3. lua_newstate函数的流程
（1）新建一个global_state和一个lua_State
（2）初始化, 包括给g_s创建注册表, g_s中各个类型的元表的默认值全部置为0
（3）给l_s创建全局表, 预分配l_s的CallInfo和stack空间
（4）其中涉及到了内存分配统统使用lua_newstate传进来的内存分配器分配
OK，这篇文章主要是借lua_newstate讲述global_State和lua_State的结构与作用，希望对大家了解Lua工作环境有一点帮助。
下一篇将讲述Lua栈相关的内容，更新中。。。
参考文献：
http://www.cnblogs.com/ringofthec/archive/2010/11/09/lua_State.html
http://blog.csdn.net/maximuszhou/article/details/46277695