Che cos'è un registro stack?

In relazione ai computer, un registro di stack è una posizione di memoria - di solito sull'unità di elaborazione centrale (CPU) o sull'hardware di elaborazione correlato - che contiene l'indirizzo corrente della parte superiore di una regione di memoria del computer separata nota come stack. Il registro dello stack è importante perché, senza di esso, un computer dovrebbe implementare un metodo più lento e soggetto a errori per tracciare il flusso di esecuzione di un programma. Nella maggior parte delle architetture di sistema, il registro stack è un registro dedicato, quindi non è possibile accedervi accidentalmente quando si lavora con altri registri di memoria. Più raramente, un registro di stack può essere un registro generale che di solito è accessibile da un programma ma che non viene utilizzato intenzionalmente poiché il suo utilizzo è definito dal produttore. Quando un sistema informatico contiene due o più registri dello stack, il che significa che esiste potenzialmente più di uno stack, l'architettura è nota come stack machine.

Al livello più basso della programmazione per computer, uno stack è un'area di memoria - di solito nella memoria ad accesso casuale (RAM) - che presenta un tipo di comportamento ben definito. Lo stack può avere informazioni aggiunte ad esso in un processo chiamato push, oppure può avere informazioni recuperate da esso, che si chiama popping. Il modello per uno stack è first-in, last-out, il che significa che se più informazioni vengono inserite nello stack, il primo elemento inserito sarà l'ultimo ad essere estratto, mentre l'ultimo elemento inserito verrà inserito sii il primo ad essere recuperato con un comando pop. Un registro di stack tiene traccia della parte superiore dello stack, che è sempre l'ultimo elemento inserito in esso.

Durante l'esecuzione di un programma per computer, ogni istruzione in esecuzione ha un indirizzo di memoria specifico in cui è temporaneamente memorizzata per la durata del programma. Se un programma chiama una subroutine - o una procedura, funzione o metodo, a seconda del linguaggio di programmazione - allora il programma deve passare all'indirizzo di memoria del codice della subroutine per eseguirlo. L'indirizzo in cui il flusso di controllo del programma si interrompe per diramare alla subroutine viene inserito nello stack in modo che venga ricordato. Quando la subroutine ha completato l'esecuzione, il programma sa dove dovrebbe tornare nel codice principale spuntando l'indirizzo del codice dalla parte superiore dello stack, dove punta il registro dello stack.

Sebbene esistano altri metodi che possono essere utilizzati per ottenere gli stessi risultati, l'uso di un registro stack e stack consente un importante concetto di programmazione noto come ricorsione. Una funzione ricorsiva è una funzione che, all'interno del proprio codice, si chiama da sola. Questo processo viene comunemente utilizzato negli algoritmi di ordinamento e per alcune funzioni matematiche. Il registro di stack tiene traccia di tutti gli ultimi indirizzi in cui l'esecuzione si sta ramificando, quindi una funzione può implementare in sicurezza la ricorsione con la consapevolezza che, alla fine, il controllo tornerà al punto di origine. Una complicazione si verifica se l'intero stack si riempie e non rimane spazio in memoria, nel qual caso si verifica un overflow dello stack, interrompendo l'esecuzione del programma.