JavaScriptで仮想機械の勉強をしましょう (その4 サブルーチン呼び出し)

RAC1プログラム サンプルページを少しだけ更新しました。

• RAC1プログラム サンプルページ

サンプルを2つ追加しました。

1. サブルーチンを使って x2² + y2² を計算する
2. fact(j) + fact(k) を計算する

このサンプル・タイトルからもわかるように、サブルーチン呼び出し機能を追加しました。

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多くのハードウェアでは、スタックが1本だけのことが多いので、スタック領域全体をスタックフレームという区画に分けて、スタックフレーム内にサブルーチン（関数、手続き）の引数、ローカル変数、戻り番地などを詰め込みます。

標準的スタックフレームを使う場合のサブルーチン呼び出しは、スタックポインタ、フレームポインタ、プログラムカウンタなどのレジスタを操作します。これはけっこうややこしい。2006年に半分くらい説明した記事があります（残り半分の続きはないです(苦笑)）。

• 呼び出しと戻り（callとreturn）を理解しよう

ほかにもスタック関係の記事がありますね。

• もっとえぐいトリックはないものか？
• さよなら varargs.h

今回の、JavaScriptで書いたオモチャの仮想機械RAC1では、ややこしい方法は避けて、スタックを2本使ってみました。VM（仮想機械）オブジェクトが持っている変数は次のものです。このなかで制御スタックctrlをサブルーチン呼び出しに使います。

    this.code = code;     // 実行するコード
    this.pc = 0;          // プログラムカウンタ
    this.stack = stack;   // 計算用スタック
    this.ctrl = [];       // 制御スタック

CALL命令とRET命令の実行は次のような処理となります。

    case CALL:
        param = code[this.pc++]; // 呼び出す先のラベル
        this.ctrl.push(this.pc); // 戻り番地を制御スタックに積む
        this.scopes.openBlock(); // 局所変数領域を確保する
        this.jump(param);        // サブルーチン入り口に飛ぶ
        break;
    case RET:
        this.scopes.closeBlock(); // 局所変数領域を開放する
        this.pc = this.ctrl.pop();// 制御スタックトップの戻り番地に飛ぶ
        break;

変数は計算スタックとは別に管理されているし、戻り番地も専用の制御スタックを使うので、CALL/RETの手順は単純です。実際のハードウェアを忠実にエミュレータしたいなら話は別ですが、好きに作れる仮想機械ですから、スタックをたくさん使ってもいいでしょ。