データ構造

計算機の記憶領域の一部であるスタック領域は、物の出し入れに独特の規則がある特別な場所です。ちょうど、食器を積み重ねていく様子を想像してみてください。一番最後に積み重ねた食器が、一番最初に手に取られます。この、後から入れた物が先に取り出される仕組みを「後入れ先出し」と呼びます。英語ではLast-In, First-Outで、それぞれの単語の頭文字をとってLIFOと表現することもあります。 このスタック領域は、計算機のプログラムが動く上で重要な役割を担っています。例えば、計算機のプログラムの一部である関数を呼び出したり、関数の中で使う一時的なデータである局所変数を記憶しておく場所として使われます。スタック領域は、記憶領域の効率が良く、必要なデータに素早くアクセスできるため、プログラムの動作速度を速める効果があります。 しかし、スタック領域には限りがあるという点に注意が必要です。大きなデータを格納しようとすると、スタック領域に入りきらない場合があります。スタック領域の大きさは計算機の構成によって変わりますが、通常は数百キロバイトから数メガバイト程度です。もしスタック領域を使いすぎてしまうと、「スタックあふれ」と呼ばれるエラーが発生し、プログラムが強制的に停止してしまうことがあります。 スタックあふれは、例えば、自分自身を呼び出す関数、いわゆる再帰関数を何度も繰り返し呼び出すような場合に発生しやすいです。また、大きな配列をスタック領域に確保しようとすると、スタックあふれを起こす可能性があります。スタック領域の管理は、プログラムを計算機が理解できる言葉に変換する翻訳者であるコンパイラや、計算機の動作全体を管理する基本的なプログラムであるオペレーティングシステムによって自動的に行われます。 通常、プログラムを作る人が直接スタック領域を操作することはほとんどありません。しかし、スタック領域の仕組みを理解することは、プログラムの動きを理解し、誤りを発見して修正する上で非常に役立ちます。例えば、関数がどのような順番で呼び出されているか、局所変数がプログラムのどの範囲で有効なのかを理解する上で、スタック領域の概念は欠かせません。また、スタックあふれがなぜ起こるのかを突き止め、適切な対策を講じるためにも、スタック領域に関する知識は重要です。