为什么这个 Lua 优化小技巧会提高性能呢？

我的假设是，在优化版本中，由于函数的引用存储在一个局部变量中，在 for 循环的每一次迭代中，不必执行一次树遍历（用于查找 math.sin）。

我不确定函数名称所设置的局部引用，但我假设如果没有找到局部引用，则需要进行某种全局命名空间查找。

另一方面，我可能也有些偏离主题了 ;)

编辑：我还假设 Lua 编译器很笨（这对于我对编译器的一般假设来说，是一个共同的假设；）

在本地变量中存储函数可以消除表索引以每次循环查找函数键，数学函数是显而易见的，因为它需要在Math表中查找哈希，其他函数则不是，它们被索引到_G（全局表），从5.2版本开始变成了_ENV（环境表）。

此外，可以使用其调试钩子API或使用已有的Lua调试器对Lua进行分析。

原文 The reason why it's not done by default, I don't know. Why it's faster however is because locals get written to a register, while a global means looking it up in a table (_G), which is known to be somewhat slower.

As for the visibility (like with the format function): A local obscures the global. So if you declare a local function with the same name as a global, the local will be used instead as long as it is in scope. If you would want to use the global function instead, use _G.function.

If you really want fast Lua, you could try LuaJIT

翻译 为什么不默认进行这个操作，我不知道。然而之所以更快的原因是因为局部变量被写入寄存器，而全局变量意味着在一张表(\_G)找它，这被认为有点慢。

至于可见性（例如对于格式化函数），局部变量将掩盖全局变量。如果您声明了一个与全局变量同名的局部函数，只要在其范围内，就会首先使用局部函数。如果您想使用全局函数，则使用\_G.function。

如果你真的想要速度_快_的Lua，可以尝试 LuaJIT。

为什么这会有帮助？这应该是编译器的工作。为什么程序员要做编译器的工作呢？

Lua是一种动态语言。编译器可以在静态语言中进行很多推理，例如从循环中提取常量表达式。在动态语言中，情况有所不同。

Lua的主要数据结构是表。即使在这里作为命名空间使用，math也只是一个表。没有人可以阻止您在循环中的某个地方修改math.sin函数（即使这是不明智的事情），编译器在编译代码时也不知道这一点。因此，编译器完全按照您的指令执行操作：在循环的每次迭代中，在math表中查找sin函数并调用它。

现在，如果您知道您不会修改math.sin（即您将调用相同的函数），可以将其保存在循环外的局部变量中。因为没有表查找，所以结果是更快的代码。

在LuaJIT中情况有所不同-它使用跟踪和一些高级技巧来查看您的代码在运行时正在执行，因此它实际上可以通过将表达式移动到循环之外来优化循环，并进行其他优化，除了实际编译为机器代码，使其变得非常快。

关于“将变量重新声明为本地变量”的情况-在定义模块时，很多时候您想使用原始函数。当使用其全局变量访问pairs，max或任何东西时，没有人能保证每次调用都是相同的函数。例如stdlib重新定义了很多全局函数。

通过创建与全局变量相同名称的局部变量，您实际上将函数存储到局部变量中，并且因为局部变量（在词法范围内，意味着它们在当前范围和任何嵌套的范围中都可见）在全局变量之前领先，因此可以确保始终调用相同的函数。如果有人稍后修改全局变量，则不会影响您的模块。更不用说这也更快，因为全局变量在全局表（_G）中查找。

更新：我刚刚阅读了Lua作者之一Roberto Ierusalimschy的《Lua Performance Tips》，这本书几乎解释了您需要了解的有关Lua，性能和优化的所有内容。我认为最重要的规则是：

规则#1：不要这么做。

规则#2：暂时不要这么做。（仅限专家）

我在玩弄的 Lua 环境中反复看到人们将变量重新声明为局部变量：

默认情况下这样做是明显错误的。

当一个函数重复使用时，类似于你的示例循环内部，使用局部变量引用而不是表访问可能是有用的：

local sin = math.sin
for i = 1, 1000000 do
  local x = sin(i)
end

然而，在循环外，添加表访问的开销完全可以忽略不计。

这里发生了什么，人们必须要做编译器的工作？

因为你做的两个代码样本并不完全意味着相同的事情。

不像这个函数可以在我的函数运行时更改。

Lua 是一门非常动态的语言，你无法像某些限制更多的语言(例如 C)一样作出相同的假设。这个函数可能会在循环运行时更改。鉴于语言的动态性，编译器不能假设该函数不会更改。或者至少不是在对你的代码及其影响进行复杂分析之前。

但是技巧在于，即使你的两段代码看起来是等价的，在 Lua 中它们并不是等价的。第一个示例告诉它在每次迭代中“获取 math 表内的 sin 函数”。在第二个示例中，你使用了对相同函数的单个引用。

考虑以下内容：

-- 前 500000 个将是正弦函数，其余将是余弦函数
for i = 1, 1000000 do
   local x = math.sin(i)
   if i==500000 then math.sin = math.cos end
end

-- 所有都将是正弦函数，即使 math.sin 被更改了
local sin = math.sin
for i = 1, 1000000 do
   local x = sin(i)
   if i==500000 then math.sin = math.cos end
end

这不仅是 Lua 的一个 bug/feature，许多编程语言包括 Java 和 C 都会呈现出如果访问本地变量而不是作用域之外的变量（如来自类或数组）则能提高速度。

例如，在 C++ 中，访问本地成员比访问某些类的变量成员更快。

如下代码将更快地计数到 10,000：

for (int i = 0; i < 10000; i++) {
}

而非：

for (myClass.i = 0; myClass.i < 10000; myClass.i++) {
}

Lua 之所以将全局变量保存在表格内部，是因为它允许程序员通过更改 _G 引用的表格来快速保存和更改全局环境。我同意这样做更直接的方式是将全局表 _G 视为一个特殊情况；将它们都重写为文件作用域的本地变量（或类似的方法），当然这并不妨碍我们自己这样做；或许可以编写一个函数 optGlobalEnv(...) 使用 unpack() 将 _G 表与其成员/值“本地化”到文件作用域。