スタックレジスタとは

コンピューターに関して、スタックレジスタは、通常は中央処理装置（CPU）または関連する処理ハードウェア上のメモリ位置であり、スタックと呼ばれる個別のコンピューターメモリの領域の上部の現在のアドレスを保持します。 スタックレジスタがないと、コンピュータはプログラムの実行フローをトレースする、より低速でエラーが発生しやすい方法を実装する必要があるため、スタックレジスタは重要です。 ほとんどのシステムアーキテクチャでは、スタックレジスタは専用レジスタであるため、他のメモリレジスタを操作するときに誤ってアクセスされることはありません。 まれに、スタックレジスタが汎用プログラムであり、通常はプログラムからアクセスできますが、その使用はメーカーによって定義されているため、意図的に使用されません。 コンピュータシステムに2つ以上のスタックレジスタが含まれる場合、つまり複数のスタックが存在する可能性がある場合、このアーキテクチャはスタックマシンと呼ばれます。

コンピュータプログラミングの最下位レベルでは、スタックはメモリの領域であり、通常はランダムアクセスメモリ（RAM）にあり、明確に定義されたタイプの動作を持っています。 スタックには、プッシュと呼ばれるプロセスで情報を追加したり、ポップと呼ばれる情報をスタックから取得したりすることができます。 スタックのモデルは先入れ先出しです。つまり、いくつかの情報がスタックにプッシュされると、最初にプッシュされた要素が最後にポップされ、最後にプッシュされた要素が最後にプッシュされます。 popコマンドで最初に取得されるもの。 スタックレジスタは、常にスタックの最上位を追跡します。これは、常にプッシュされた最後のアイテムです。

コンピュータプログラムが実行されているとき、実行されている各命令には、プログラムの実行中に一時的に格納される特定のメモリアドレスがあります。 プログラムがサブルーチン（またはプログラミング言語に応じてプロシージャ、関数、メソッド）を呼び出す場合、プログラムはサブルーチンコードのメモリアドレスにジャンプして実行する必要があります。 プログラム制御フローが中断してサブルーチンに分岐するアドレスがスタックにプッシュされるため、記憶されます。 サブルーチンの実行が完了すると、プログラムは、スタックレジスタが指しているスタックの先頭からコードアドレスをポップすることにより、メインコードのどこに戻るべきかを認識します。

同じ結果を得るために使用できる他の方法がありますが、スタックとスタックレジスタを使用すると、再帰と呼ばれる重要なプログラミング概念が可能になります。 再帰関数は、独自のコード内で自分自身を呼び出す関数です。 このプロセスは、通常、ソートアルゴリズムおよび特定の数学関数で使用されます。 スタックレジスタは、実行が分岐しているすべての最後のアドレスを追跡しているため、関数は、最終的に制御が原点に戻るという知識を持って、再帰を安全に実装できます。 スタック全体がいっぱいになり、メモリに空きがなくなると、1つの問題が発生します。その場合、スタックオーバーフローが発生し、プログラムの実行が停止します。