关于性能优化的两条格言：
规则 1：不要优化
规则 2：还是不要优化（仅限专家）
不要在缺乏恰当度量（measurements）时试图去优化软件。编程老手和菜鸟之间的区别不是说老手更善于洞察程序的性能瓶颈，而是老手知道他们并不善于此。
做性能优化离不开度量。优化前度量，可知何处需要优化。优化后度量，可知「优化」是否确实改进了代码。
基本事实
运行代码之前，Lua 会把源代码翻译（预编译）成一种内部格式，这种格式由一连串虚拟机的指令构成，与真实 CPU 的机器码很相似。接下来，这一内部格式交由 C 代码来解释，基本上就是一个 while 循环，里面有一个很大的 switch，一种指令对应一个 case。
也许你已从他处得知，自 5.0 版起，Lua 使用了一个基于寄存器的虚拟机。这些「寄存器」跟 CPU 中真实的寄存器并无关联，因为这种关联既无可移植性，也受限于可用的寄存器数量。Lua 使用一个栈（由一个数组加上一些索引实现）来存放它的寄存器。每个活动的（active）函数都有一份活动记录（activation record），活动记录占用栈的一小块，存放着这个函数对应的寄存器。因此，每个函数都有其自己的寄存器。由于每条指令只有 8 个 bit 用来指定寄存器，每个函数便可以使用多至 250 个寄存器。
Lua 的寄存器如此之多，预编译时便能将所有的局部变量存到寄存器中。所以，在 Lua 中访问局部变量是很快的。举个例子， 如果 a 和 b 是局部变量，语句 a = a + b 只生成一条指令：ADD 0 0 1（假设 a 和 b 分别在寄存器 0 和 1中）。对比之下，如果 a 和 b 是全局变量，生成上述加法运算的指令便会如下：
GETGLOBAL00; aGETGLOBAL11; bADD001SETGLOBAL00; a
所以，不难证明，要想改进 Lua 程序的性能，最重要的一条原则就是：使用局部变量（use locals）！
除了一些明显的地方外，另有几处也可使用局部变量，可以助你挤出更多的性能。比如，如果在很长的循环里调用函数，可以先将这个函数赋值给一个局部变量。这个代码：
fori =1,1000000dolocalx = math.sin(i)end
比如下代码慢 30%：
localsin = math.sinfori =1,1000000dolocalx = sin(i)end
访问外层局部变量（也就是外一层函数的局部变量）并没有访问局部变量快，但是仍然比访问全局变量快。考虑如下代码：
functionfoo(x)fori =1,1000000dox = x + math.sin(i)endreturnxendprint(foo(10))
我们可以通过在 foo 函数外面定义一个 sin 来优化它：
localsin = math.sinfunctionfoo(x)fori =1,1000000dox = x + sin(i)endreturnxendprint(foo(10))
第二段代码比第一段快 30%。
与其他语言的编译器相比，Lua 的编译器算是比较高效的，尽管如此，编译仍是一项繁重的任务。所以，应尽量避免在程序中编译代码（比如，使用 loadstring 函数）。除非需要真正动态地执行代码，比如代码是由用户输入的，其他情况则很少需要编译动态的代码。
举个例子，下面的代码创建一个包含 10000 个函数的表，表中的函数分别返回常量 1 到 10000：
locallim =10000locala = {}fori =1, limdoa[i] = loadstring(string.format("return %d", i))endprint(a[10]())--> 10
这段代码运行了 1.4 秒。
使用闭包，可以避免动态编译。下面的代码创建同样的 10000 个函数只用了 1/10 的时间（0.14秒）：
functionfk(k)returnfunction()returnkendendlocallim =100000locala = {}fori =1, limdoa[i] = fk(i)endprint(a[10]())--> 10
关于表
通常，使用表（table）时并不需要知道它的实现细节。事实上，Lua 尽力避免把实现细节暴露给用户。然而这些细节还是在表操作的性能中暴露出来了。所以，为了高效地使用表，了解一些 Lua 实现表的方法，不无益处。
Lua 实现表的算法颇为巧妙。每个表包含两部分：数组（array）部分和哈希（hash）部分，数组部分保存的项（entry）以整数为键（key），从 1 到某个特定的 n，（稍后会讨论 n 是怎么计算的。）所有其他的项（包括整数键超出范围的）则保存在哈希部分。
顾名思义，哈希部分使用哈希算法来保存和查找键值。它使用的是开放寻址（open address）的表，意味着所有的项都直接存在哈希数组里。键值的主索引由哈希函数给出；如果发生冲突（两个键值哈希到相同的位置），这些键值就串成一个链表，链表的每个元素占用数组的一项。
当 Lua 想在表中插入一个新的键值而哈希数组已满时，Lua 会做一次重新哈希（rehash）。重新哈希的第一步是决定新的数组部分和哈希部分的大小。所以 Lua 遍历所有的项，并加以计数和分类，然后取一个使数组部分用量过半的最大的 2 的指数值，作为数组部分的大小。而哈希部分的大小则是一个容得下剩余项（即那些不适合放在数组部分的项）的最小的 2 的指数值。
当 Lua 创建一个空表时，两部分的大小都是 0，因此也就没有为它们分配数组空间。看看如下代码运行时会发生些什么：
locala = {}fori =1,3doa[i] =trueend
一开始创建一个空表。循环的第一次迭代时，赋值语句 a[1] = true 触发了一次重新哈希；Lua 将表中的数组部分大小设为 1，而哈希部分仍为空。循环的第二次迭代时，赋值语句 a[2] = true 又触发了一次重新哈希，现在，表中的数组部分大小为 2。最后，第三次迭代还是触发了一次重新哈希，数组部分的大小增至 4。
像下面这样的代码：
a = {}a.x =1; a.y =2; a.z =3
做的事情类似，大小增长的却是表的哈希部分。
对于大型的表，这些初始的开销将会被整个创建过程平摊：创建 3 个元素的表需要进行 3 次重新哈希，而创建一百万个元素的表只需要 20 次。但是当你创建几千个小表时，总开销就会很显著。
老版的 Lua 在创建空表时会预分配一些空位（如果没记错，是 4），来避免这种创建小表时的初始开销。不过，这样又有浪费内存之嫌。比如，以仅有两个项的表来表示点，每个点使用的内存就是真正所需内存的两倍，那么创建几百万个点将会使你付出高昂的代价。这就是现在 Lua 不为空表预分配空位的原因。
如果你用的是 C，可以通过 Lua 的 API 函数 lua_createtable 来避免这些重新哈希。这个函数除了司空见惯的参数 lua_State 外，另接受两个参数：新表数组部分的初始大小和哈希部分的初始大小。只要这两个参数给得恰当，就能避免初始时的重新哈希。不过需要注意的是，Lua 只在重新哈希时才有机会去收缩（shrink）表。所以，如果你指定的初始大小大于实际所需，空间的浪费 Lua 可能永远都不会为你纠正。
如果你用的是 Lua，可以通过构造器（constructors）来避免那些初始的重新哈希。当你写下 {true, true, true} 时，Lua 就会事先知道新表的数组部分需要 3 个空位，并创建一个相应大小的表。与此类似，当你写下 {x = 1, y = 2, z = 3}时，Lua 就创建一个哈希部分包含 4 个空位的表。举例来说，下面的循环运行了 2.0 秒：
fori =1,1000000dolocala = {} a[1] =1; a[2] =2; a[3] =3end
如果以正确的大小来创建这个表，运行时间就降到了 0.7 秒：
fori =1,1000000dolocala = {true,true,true} a[1] =1; a[2] =2; a[3] =3end
然而，当你写下形如 {[1] = true, [2] = true, [3] = true} 这样的语句时，Lua 并没有聪明到能够检测出给定的表达式（指那些字面数字）是在描述数组下标，所以它创建了一个哈希部分有 4 个空位的表，既浪费内存也浪费 CPU 时间。
表的两个部分的大小只在表重新哈希时计算，而重新哈希只在表已全满而又需要插入新元素时才会发生。因此，当你遍历一个表并把个中元素逐一删除时（即设它们为 nil），表并不会缩小。你得往表里插些新的元素，然后表才会真正去调整大小。通常这不是一个问题：当你持续地删除和插入元素时（很多程序的典型情况），表的大小将保持稳定。不过，你不该期望通过从一个大表里删除一些数据来回收内存，更好的做法是删除这个表本身。
有一则强制重新哈希的奇技淫巧，即往表里插入足够的 nil 元素。示例如下：
a = {}lim =10000000fori =1, limdoa[i] = iend-- 创建一个巨大的表print(collectgarbage("count"))-->196626fori =1, limdoa[i] =nilend-- 删除其所有的元素print(collectgarbage("count"))-->196626fori = lim +1,2*limdoa[i] =nilend-- 插入大量nil元素print(collectgarbage("count"))--> 17
除非特殊情况需要，我并不推荐这种手法，因为这样做很慢，而且要知道多少元素才算「足够」，也没有简单易行的方法。
你可能会想，Lua 为什么不在我们插入 nil 时收缩表的大小呢？首先，是为了避免对插入元素的检查；一条检查 nil 赋值的语句将会拖慢所有的赋值语句。其次，也是更重要的，是为了允许在遍历表时对元素赋 nil 值。考虑如下循环：
fork, vinpairs(t)doifsome_property(v)thent[k] =nil-- 删除这个元素endend
如果 Lua 在 nil 赋值后进行重新哈希，那么这个遍历就被破坏了。
如果你想删除表中的所有元素，正确的方法是使用一个简单的循环：
forkinpairs(t)dot[k] =nilend
作者：summer鹏
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