コールスタックとスタックフレームを使ったコンピュータ

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コールスタックとスタックフレームを使ったコンピュータ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/02/10 20:03 UTC 版)

「スタックマシン」の記事における「コールスタックとスタックフレームを使ったコンピュータ」の解説

詳細は「コールスタック」を参照 現代のほとんどのコンピュータ（命令セットを問わない）とほとんどのコンパイラは、メモリ上のコールスタックを局所変数の格納場所およびサブルーチンからの復帰のための情報格納に使っている。サブルーチンコールのたびに「スタックフレーム」をコールスタック上に作り、そのサブルーチンから呼び出し側に復帰するまで対応するスタックフレームが維持される。コールスタックを特別なアドレスレジスタなどを使ってハードウェアで管理する場合もある。あるいは、コンパイラの呼出規約によって特定の汎用レジスタをコールスタック処理に使う場合もある。 一般にコンピュータは、大域変数とその時点で実行中のプロシージャまたは関数の局所変数への効率的アクセス手段を提供する。一般に呼び出し側のプロシージャまたは関数のスタックフレームを遡ってアクセスする必要性はほとんどなく、ハードウェアが直接そのような手段を提供することもない。必要ならば、スタックフレーム内にあるフレームポインタで遡ることもできる。 バロース B5000 ではハードウェアでスタックフレームを遡る手段を提供しているが、これは動的な入れ子構造ではなく、プログラムの静的な入れ子構造（変数のスコープ）を辿るものである。その後このような機能をハードウェアで実装した例はない。ニクラウス・ヴィルトは CDC 6000 シリーズ向けにPascalコンパイラを開発した際、フレームポインタを配列に格納して常に更新するよりも、コールスタック上のフレームポインタを遡ってたどった方が全体として高速だということを発見した。この方式だと、遡って参照することのないC言語などのプログラミング言語でも、余計なオーバーヘッドが発生しない。 バロース B5000 では、タスクまたはスレッドの入れ子もサポートしている。あるタスクとそのタスクを作ったタスクは、タスク作成時点のスタックフレームを共有するが、作成した側の次のフレームや作成されたタスク自身のフレームは共有されない。そのため西部劇でよく見るようなサボテンのようなスタック構造になる。各タスクは自身のスタックとフレームを保持するメモリセグメントを持つ。そのスタックのベースは作成した側のスタックの途中とリンクされている。一般的なフラットなアドレス空間を持つマシンでは、あるタスクのスタックとそれを作成した側のスタックは1つのヒープ内の別々のヒープオブジェクトになる。 プログラミング言語によっては、外側のスコープのデータ環境が常に入れ子になっているわけではない。そのような言語では、1つのスタックにスタックフレームを積んでいくのではなく、別個のヒープオブジェクトとしてプロシージャの「アクティベーション・レコード」を編成する。 Forthのような単純な言語では、局所変数やパラメータの名前がなく、スタックフレームにはリターンアドレス以外に何も必要としない。そのため、リターンスタックにはフレームが存在せず、単にリターンアドレスが格納される。リターンスタックとデータスタックは分離しており、プロシージャの呼び出しと復帰は高速に行われる。