アンティーク・アセンブラ~Antique Assembler

第5回 関数の機能 ~ 呼び出し元からの独立

この記事を読むのに必要な時間:およそ 4 分

今回はいよいよアセンブラでの関数※1の実現について説明します。

ただし,関数実現の仕組みのうち,今回は関数での局所的な情報管理に関してのみ説明し,呼び出し元/呼び出し先の連携については次回で説明します。

※1)
「サブルーチン」(sub-routine)/「手続き」(procedure)と呼んだり,これらを厳密に区別する言語もありますが,とりあえずここではこれらをまとめて「関数」(function)と呼びます。

復帰位置の取得

「関数」の原理

「関数」「分岐」と決定的に異なるのは,分岐での制御遷移は「遷移させたきり」であるのに対して,関数は呼び出し元に戻ってくる点と言っても良いでしょう。

C/C++ や,その他さまざまな高級言語を使用していた時には「何となく良きに計らってくれる」程度の認識であったとしても,本連載をここまで読まれた方であれば,データもプログラムも等しくメモリ上に転がっている感覚が身に付いているでしょうから:

復帰位置(アドレス)を記録しておいて,関数での処理が完了したなら,復帰位置に制御遷移する

という手順を踏めば,関数という枠組みが実現されるであろうことに,見当が付いているのではないでしょうか。

たとえば以下のような実装によって,関数的なものを実現することが可能です。

リスト1 手製の関数的な仕組み

※ 呼び出し元
         :
    leal    rp, %eax # 復帰位置 rp を eax に格納
    jmp     func1
rp:                  # 復帰位置(Return Position)
         :

※ 呼び出し先
func1:
         :
    jmpl    *%eax    # eax 位置に復帰

呼び出し先(この例では func1の処理が済み次第,レジスタeaxに格納された復帰先に制御遷移することで,呼び出し先は呼び出し元がどこであるかを意識せずに,適切な位置に復帰することができます。

専用命令の使用

先の実装例では,jmpを用いた関数呼び出しに先立って,復帰先アドレスをレジスタに格納しました。

しかし,ここでちょっと考えてみましょう。

関数から復帰する位置は,(Intel x86アーキテクチャの場合なら)関数呼び出しを行うjmp 命令の次の命令位置以外にありえません。そして一般的なCPUであれば,連載第3回で説明したように,命令実行位置が格納されている「プログラムカウンタ」と呼ばれるレジスタ※2を備えています。

つまり,わざわざプログラムを書いて復帰位置を記録しなくても,関数呼び出しの際に復帰位置を記録するための道具立ては,CPU自身が持っているはず,ということです。

期待に違わず,一般的なCPUであれば,関数呼び出し(および関数からの復帰)用途に特化した命令を提供しています。

Intel x86アーキテクチャの場合,関数の呼び出しを行う命令として"call"(CALL procedure)命令が,関数から呼び出し元への復帰を行う命令として"ret"(RETurn from procedure)命令が提供されています。これらの命令を使用することで,先述の実装は以下のように書き換えることができます(復帰位置の記録に関する詳細は後述します)。

リスト2 専用命令による関数呼び出しの実現

※ 呼び出し元
         :
    call    func1
         :

※ 呼び出し先
func1:
         :
    ret
※2)
Intel x86 での名称は「インストラクションポインタ」ですが…。

著者プロフィール

藤原克則(ふじわらかつのり)

Mercurial三昧の日々が嵩じて, いつの間にやら『入門Mercurial Linux/Windows対応』を上梓。凝り性なのが災いして,年がら年中アップアップな一介の実装屋。最近は仕事の縁が元で,OpenSolarisに入れ込む毎日。

コメント

  • ESPとEBP

    「3.ESPをEBPの位置に移動」とあるのは「3.EBPをESPの位置に移動」の間違いではないでしょうか?少なくとも図からはそのように読み取れます。
    私の認識違いであればごめんなさい。

    Commented : #1  Chamaeleo (2010/07/05, 15:37)

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