本文轉自 http://blog.chinaunix.net/uid-52437-id-2108789.html
Lua 中的函數是一階類型值(first-class value)，定義函數就象創建普通類型值一樣(只不過函數類型值的數據主要是一條條指令而已)，所以在函數體中仍然可以定義函數。假設函數f2定義在函數f1中，那麼就稱f2爲f1的內嵌(inner)函數，f1爲f2的外包(enclosing)函數，外包和內嵌都具有傳遞性，即f2的內嵌必然是f1 的內嵌，而f1的外包也一定是f2的外包。內嵌函數可以訪問外包函數已經創建的所有局部變量，這種特性便是所謂的詞法定界(lexical scoping)，而這些局部變量則稱爲該內嵌函數的外部局部變量(external local variable)或者upvalue(這個詞多少會讓人產生誤解，因爲upvalue實際指的是變量而不是值)。試看如下代碼：
function f1(n) -- 函數參數也是局部變量
local function f2()
print(n) -- 引用外包函數的局部變量
end
return f2
end
g1 = f1(1979)
g1() -- 打印出1979g2 = f1(500)g2() -- 打印出500
當執行完g1 = f1(1979)後，局部變量n的生命本該結束，但因爲它已經成了內嵌函數f2(它又被賦給了變量g1)的upvalue，所以它仍然能以某種形式繼續“存活”下來，從而令g1()打印出正確的值。
可爲什麼g2與g1的函數體一樣(都是f1的內嵌函數f2的函數體)，但打印值不同？這就涉及到一個相當重要的概念——閉包(closure)。事實上，Lua編譯一個函數時，會爲它生成一個原型(prototype)，其中包含了函數體對應的虛擬機指令、函數用到的常量值(數，文本字符串等等)和一些調試信息。在運行時，每當Lua執行一個形如function...end 這樣的表達式時，它就會創建一個新的數據對象，其中包含了相應函數原型的引用、環境(environment，用來查找全局變量的表)的引用以及一個由所有upvalue引用組成的數組，而這個數據對象就稱爲閉包。由此可見，函數是編譯期概念，是靜態的，而閉包是運行期概念，是動態的。g1和g2的值嚴格來說不是函數而是閉包，並且是兩個不相同的閉包，而每個閉包可以保有自己的upvalue值，所以g1和g2打印出的結果當然就不一樣了。雖然閉包和函數是本質不同的概念，但爲了方便，且在不引起混淆的情況下，我們對它們不做區分。
使用upvalue很方便，但它們的語義也很微妙，需要引起注意。比如將f1函數改成：
function f1(n)
local function f2()
print(n)
end
n = n + 10
return f2
end
g1 = f1(1979)g1() -- 打印出1989
內嵌函數定義在n = n + 10這條語句之前，可爲什麼g1()打印出的卻是1989？upvalue實際是局部變量，而局部變量是保存在函數堆棧框架上(stack frame)的，所以只要upvalue還沒有離開自己的作用域，它就一直生存在函數堆棧上。這種情況下，閉包將通過指向堆棧上的upvalue的引用來訪問它們，一旦upvalue即將離開自己的作用域(這也意味着它馬上要從堆棧中消失)，閉包就會爲它分配空間並保存當前的值，以後便可通過指向新分配空間的引用來訪問該upvalue。當執行到f1(1979)的n = n + 10時，閉包已經創建了，但是n並沒有離開作用域，所以閉包仍然引用堆棧上的n，當return f2完成時，n即將結束生命，此時閉包便將n(已經是1989了)複製到自己管理的空間中以便將來訪問。弄清楚了內部的祕密後，運行結果就不難解釋了。
upvalue還可以爲閉包之間提供一種數據共享的機制。試看下例：
function Create(n)
local function foo1()
print(n)
end
local function foo2()
n = n + 10
end
return foo1,foo2
end
f1,f2 = Create(1979)
f1() -- 打印1979
f2() f1() -- 打印1989
f2() f1() -- 打印1999
f1, f2這兩個閉包的原型分別是Create中的內嵌函數foo1和foo2，而foo1和foo2引用的upvalue是同一個，即Create的局部變量 n。前面已說過，執行完Create調用後，閉包會把堆棧上n的值複製出來，那麼是否f1和f2就分別擁有一個n的拷貝呢？其實不然，當Lua發現兩個閉包的upvalue指向的是當前堆棧上的相同變量時，會聰明地只生成一個拷貝，然後讓這兩個閉包共享該拷貝，這樣任一個閉包對該upvalue進行修改都會被另一個探知。上述例子很清楚地說明了這點：每次調用f2都將upvalue的值增加了10，隨後f1將更新後的值打印出來。upvalue的這種語義很有價值，它使得閉包之間可以不依賴全局變量進行通訊，從而使代碼的可靠性大大提高。