JPS584451A - 関数型情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、数値で社なく記号を処理するリス！（Ｌ％−
ｐすなわちＬｉ５ｔ　Ｐｒｏｅｓａｓｏｒ　）のような
関数瀝言語用の関数型情報処理装置に係夛、とくに、記
号データ間のつなが夛を２進木リストとしてコンに＃１
−タ内部の記憶回路にスタ、ｐ構造的に格納するにあた
りて、そのスタックに格納され九変数の検索時間を短縮
するために上記スタックメモリの外部に最近呼ばれた関
数のスタック↓の実引数群の先頭アドレスを直接さすレ
ジスタを有することを特徴とする関数型情報処理装置に
関する。

すｘｆｌｄ第１図に示すような２進木リストす表わち記
号のりなか〕を閉路を含ｔｆｋい節点と枝の集合である
木構造（第１図（ａ））であられしえものを扱うもので
ある。すなわち、第１１１（ａ）０ような木構造であら
れされる記号のっ々が）を第１図（ｂ）のように各ノー
ドからでる枝が２本づつである２進水表現に直した形で
第１図（ｅ）に示されるよう壜主記憶装置に格納する。

すなわち、各リストセルは主記憶装置の１１！または２
語からな）その各セルは左、右２つの部分からなる。各
七ルの左の部分は普通はある記号の表現、たとえばムと
いう文字の記号のビット−ターンが格納され、右の部分
はその記号とつながるべき、次の記号を格納しているセ
ルの番地を格納することによって２つセルが連結してい
ることを表現する。従って、第１図（、）のリストセル
のつながりは、第１図（ｂ）の２進木リストを記憶回路
上で実現しているものである。

９スゲは、このようなリスト構造をリス！言語を実行す
ることによって、グロセ、すを使って動的に変換し、目
的のリスト構造を得る装置である。

リスプにおいてグログラムするということは、２進木リ
ストを変換するために必要な以下の５つの基本関数を組
み合せて形成される関数を定義し、その値を求めること
である。

５つの基本関数とは、 イ）ｅａｒ（Ｘ〕カール ２進木リス）Ｘの左の枝の先にある２進木リストを値と
する。

口）　　ｅｄｒ　（Ｘ）クダー ２進木リス）Ｘの右の枝の先にある２進木リストを値と
する。

新しいリスト・セルを設け、その左の枝を２進水リス）
Ｘとし右の枝を２進木リストＹとするような新九な２進
木リストを作ってそれを値とする。

二）　　ａｔｏｍ　（Ｘ）アトム 、Ｘがアトムの時、真という値（”Ｔ”や１＊Ｔ＊”で
示めす）を取９、そうでないとき、偽（”　ＮＩＬ　’
というアトムで示す）とする。

ホ）会ｑ（Ｘ：Ｙ）イク ＸとＹが同じ２進木リストの時、真の値（”？’−？”
＊ｒ＊１）を取ル、そうでない時、偽の値（”ＮＩＬ’
）を取る。

例えば、／　（ｘ　ｅ　ｙ　）　＝　ｘｌ　＋　ｙｘの
定義はｆ−λ〔〔Ｘ。

Ｙ　）　；　ＸＹ＋ＹＸ、１と表わすことにょル、／（
２，３）　　のｍｕ、Ｊ　（（Ｘ、Ｙ）　；ｘＹ＋ｙ”
、ｌ　（２１３）−２５＋３２　　トなシ、変数の対応
関係を明確に規定することができる。

ここで、（Ｘ、Ｙ）は仮引数と呼ばれる変数でありて（
２＃　３）は（ｘ、ｙ）のそのときの値である実引数と
呼ばれるものである。そして、この実引数（２，３）を
仮引数（ｘ、ｙ）に代入することを束縛（ｂｌｍｄｌｍ
ｇ　）すると呼び、実引数を仮引数に束縛することによ
りて関数の値、この場合２ｓ＋　３”という目的のリス
トをつくることがリスプを実行することである。したが
って、リスプすなわち関数型情報処理装置にあっては、
仮引数と実引数をどのように束縛するかが問題となる。

本発明においては、変数の束縛値（１１１ｍ４　Ｖａｔ
ｓ・）が線形リスト（ｌｌ境リスト）すなわちＦＩＬＯ
（Ｆｌｒｓｔ　Ｉ！Ｉ　Ｌａ５ｔ　Ｏａｔ　ｔたはＰｗ
ａｈｄｅｖｎ　Ｐ（ＩＰＩＩＰ　）型スタ、りへ変数名
と値の対で格納される。ここでＦＩＬＯ型スタ、りとは
前記記憶回路上で２進木リスト構造でデータを間接アド
レス方式（すなわち、あるセルに次につながるセルのア
ドレスを格納しておく方式）で格納していくことである
。この変数名と値との対を格納していく順序は、引数変
数の関数が呼ばれたときに実引数を値とする順番になる
、いわゆる〆イナき、クスコービング（Ｄｙｎａｍｌｅ
　ｇｅ・ｐｌｌ）型の環境をもつ関数型言語であって、
その変数の値がなにであるかを参照する手順は、基本的
には上記環境リスト（又はスタ。

り）を先頭からシーケンシャルに検索して最初に見つか
った値を使う、いわゆるディーグバインド（Ｄ・すＢｔ
ｎａ）型変数束縛を行なう場合に、局所変数（関数の引
数等の束縛値が決定されている変数、すなわち、まだ実
引継が束縛されている変数）を捜し出すアクセスタイム
を短縮するために主記憶装置の外７部に最近呼び出され
た関数のスタック上の実引数群の先頭アドレスを直接さ
すレジスタを設けることが本発明の特徴である。

一般に、第２図に示すように関数型とは、そのグログラ
ム構造や実行形態が呼ぶべき関数すなわチ実行スルへき
関数／−λ［’（ｘｔｙ）：ｘ”＋ｙ”）の仮引数（ｘ
、ｙ）へ実引数（２，３）を結合、すなわち束縛（バイ
ンド）シ、呼ばれ九（起動された）関数は、渡されたす
なわち代入されるべき実引数中大域変数を参照して所定
の手続きを実行し、その関数の値２’　＋　３２を呼び
側へ返し、それ以外の副作用（環境を変更すること）は
ないものを言う、副作用については、本発明の要旨から
みて、説明を省略する。

関数管呼び出す（Ｃａｌｌ）場合、その仮引数への実引
数の束縛の方法には、ディープ／４インド法とシャロー
バインド（８ｈａｌｌｏｖ　Ｂｉｎｄ　）法がある。

ディーグｔ４イ／ド法は前述したように、束縛された変
数名（ｘ、ｙ）と値（２，３）の対（−４７、すなわち
、Ｘは２、Ｙは３の対）を線型リストやスタック構造に
格納し、変数値を参照する場合には、最後に束縛され虎
方向からシーケンシャルにたどり、最初に発見したその
変数の値を使うという環境の構成である。

すなわち、ディーンパインげ法は、第３図（畠）に示す
ように、主記憶装置の記憶単位である語の構成が左、右
２つの部分に分かれ、１つのセルになっていて、左部に
変数名を格納し、右部はそのセルが接続する次のセルの
アドレスを格納することによって次のセルのその変数の
値を知ることができ、沢山の変数がある場合は、第３図
（１）のように連結し、等測的に第３図（ｂ）のような
ＦＩＬＯ型のスタ、りを構成するものである。

関数コール（Ｃａｌｌ）の時に、引数変数に値をバイン
ドするときには、環境リス）（または環境スタ、り）の
検索出発点の方向から、その名前と値の対をつなげ、検
索出発点ポインタを新九に付加した項目の先頭へ更新す
る。すなわち、第３図（ａ）の主記憶装置上では、先頭
に１つのセルｎ＋１を設けることに対応し、そのセルが
つながる次のセルが１であることに対応する。これは、
第３図（ｂ）において社、スタックの！、シ＆　（１’
ｗｓｈ　）動作へ七対応し、その変数名が「１であって
、その値が（ｍ＋１）であるセルをスタ、ｆの最下段に
！。

シ、して入れるととく対応する。関数のリターン（Ｒ＠
ｔｕｒｎ　）時には、その関数がコールされたときの状
態に検索出発点−インタを戻す、すなわち、第３図（ａ
）の主記憶回路上では、先頭のセルｎ＋１　　　′を１
つとって、セルｎを先頭にすることに対応し、＃！３図
（ｂ）では、ｎ＋１とその値（ｍ＋１　）をボッ！動作
δτ外に出すことを意味する。ディープ・々インド法の
長所は、スタ、りの！、シ、　４！、ｆ動作が簡単であ
るので関数コール時の引数変数のバインド処理、関数リ
ターン時の引数変数のアン／ｆインＩ−″（υａｂｉｎ
ｄ　）処理のオー・量−へ、ドが比較的少ないことであ
り、短所は、大域変数（自由変数とも呼ぶ）のように、
かなシ以前に／４インドされた変数すなわちスタックの
奥の方にある変数の参照に時間がかかることである。

シャローバインド法は、各変数毎に、その値な保持する
ランダムアクセス域（ＶａｌｔＩ＠Ｃ＠Ｉｆ　ト呼））
を設け、関数コール時には引数変数のパリ、−セルへそ
の実引数を格納し、Δす、−セルに以前から存在した値
を、線形リス）（またはスタ、り）へ名前と出値の対と
して格納し、変数参照は対応するノ奇り、−セルを読む
だけでよく、関数リターン時には、その引数変数のパリ
、−セルへ線形リスト（またはスタック）へ格納してあ
一５九旧値を戻す、シャローバインド法の長所は、変数
参照時間が短かいことであル、短所は関数ゴール時の引
数変数のバインド処理、関数のリターン時のアン／４イ
ンド処理のオーツ々−ヘッドが大きいことである。

本発明の目的は、上述したような関数型情報処理装置に
おいて、データ間のつなが〕を表わすリストをディープ
／臂インド方式に従ってスタックメモリ内に格納される
変数を参照するアクセスタイムを短縮するために主記憶
装置の外部に最近呼び出された関数のスタック上の実引
数群の先頭アドレス管直接指すレジスタを設は環境リス
ト上の１７レーム（１関数）内の変数参照の高速化を図
ることを％黴とする関数型情報処理装置を提供すること
にある。

本発明の特徴とするところは、！ログラムの構造及び実
行形態が仮引数としての変数名と実引数としての変数値
の対として環境リストであるＦｉｒｓｔ　−Ｉｎ　−Ｌ
ａ５ｔ　−Ｏａｔ　＠のスタックメモリへ格納すること
によって、呼ぶべき関数の仮引数変数へ実引数を束縛し
、呼ばれた関数は変数の値を参照する場合、上記環境リ
ストの最近の束縛値を使って処理を行い、その関数の値
が得られれば、関数の仮引数変数を上記環境リストから
削除して上記関数値をリターンするという一連の処理を
繰返す関数型情報処理装置において、最近呼ばれ九関数
のスタ、り上の実引数群の先頭アドレスを直接さすレノ
スタを有する関数型情報処理装置を提供することである
。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

まず、スタック上のディー！・母インド方式では次のよ
うな処理が行なわれる。関数呼び出しが起こる手前で実
引数がそろうとスタ、りは第４図（ａ）のようになる、
ここでＳＴＰはスタ、クト、ｆ−インタである。関数が
呼び出されると呼び出された関数側で第４図（ｂ）のよ
うな形になる０以上のような処理によって第４図（１１
）のようにスタック中の関数毎の情報間は、旧ＦＰによ
ってリンクされる。

ここでＦＰは７レーム？インクすなわち現在実行してい
る関数の制御情報の先ｇ４を指すものである。

このリンクによって変数の参照があったときそれｔたど
って変数名をサーチすることによってそのたとえば Ｆｌ（Ｚ）−Ｚ’＋Ｆ２（１０） Ｆ２（ｘ）＝ｘ２＋ｘ＋Ｆ３（γ） Ｆ３（ｘ）−ｘ’＋１＋Ｚ という関係にある３つの関数において、Ｆｌ（３）の値
を求める場合を説明する。関数Ｆｌ（Ｚ）をコールする
時点で仮引数２は３に束縛されて、環境リスト上にその
束縛関係が格納される。しかし、Ｆｌ（Ｚ）の計算には
関数７２（ｘ）の値Ｆ２（１０）が必要であるので、関
数Ｆ２（ｘ）をコールする。このコール時において仮引
数Ｘは１ｏに束縛されて環境リスト上にその束縛関係が
格納される。しかし、また、Ｆ２（１０）の計算には関
数Ｆ３（ｘ）の値Ｆ３（７）が必要であるので、関数Ｆ
３（ｘ）をコールする。このコール時において、仮引数
ｘ　＃′ｉ、７に束縛されて環境リスト上にその束縛関
係が格納される。しかし、Ｆ３（Ｘ）の＠１Ｆ３（））
ｔ−求めるのにＦ　３　（Ｘ）ｍ！’＋ｌ　＋　Ｚの２
は大域変数、すなわち、その時点で束縛されない変数で
あるが、２はＦｌ（Ｚ）をコールする時点でＺ−３に束
縛されているので、環境リスト上をさかのぼって２が３
であることをサーチするわけである。そしてはじめてＦ
　３（７）、７５＋１＋３が求ｔ、ａ、Ｆ２（ｘ）にリ
ターンしてＦ　２　（１Ｇ）−１０’＋１０４１３（７
）が求ｔ、ａ、Ｆｌ（Ｚ）Ｋリターンして、Ｆｌ（３）
−３２＋Ｆ２（１０）となシ、Ｆｌ（３）という値が求
まるのである。

第５図の環境リス）において、関数Ｆ１はＦ２を、Ｆ２
社Ｆ３管、Ｆ３はＦ４を、Ｆ４はＦ５を、そしてＦ５は
Ｆ６をコールするようになっているとする。このとき関
数２６を Ｆ６（Ｎ）−Ｎ２＋ｘ＋Ｚ＋Ｚ２ であると仮定する。すなわち、Ｎは局所変数で、Ｉと２
は大域変数である。大域変数であるＸは関数Ｆ　２　（
ｘ　ｅ　ｙ　）をコールする時点でｚ　ｍ　５であるよ
うに束縛されておル、ｚは関数Ｆ３（Ｚ）をコールする
時点でＺ−８であるように束縛されている。Ｆ６（Ｎ）
の値を計算するために、ＮとＸそして２の各変数を参照
するため、まず環境リスト上をサーチするが、局所変数
Ｎに対しては即座にその値（例えばＮ−１０）をみつけ
ることができるが、ｘ（”Ｚは最初は環境リスト上をさ
かの埋ってサーチする必要があり、Ｘ　ｔｚ　５　、ｚ
−ｇであることがわかる。

本発明に従って環境リスト上の１フレーム内（ｌ関数）
内の変数参照を行なうためグロダラムをコン／ヤイルし
て実行する方式をとったときには、変数の参照があった
とき、その変数の定義が参照と同じ関数であれば、サー
チは必要でなくせる。

つｔ）、コン／臂イル時には、仮引数をみたとき、引数
基と何番目の引数であるか（変数番号）を記憶しておき
、変数の参照をみたとき、そのオブジェクトコードとし
てＦＰからのインデックシングで変数の値を得るような
コードが出せる。つまシ、オブジェクトコードとして ＦＰ−１−（ＦＰ−１０中味〕寧２＋　変数番号を実行
するコードを出せば、逐次的サーチの必要はない。しか
し、仮引数の参照は、頻繁に行なわれるので、これだけ
ではまだ不満足である。

そこで、本発明は、第６図に示すように実引数群の先頭
を指す、特別の４インタすなわちアーゼ１メント４イン
クＡＰ用のレジスタを設ける。ここでＡＰ四ＦＰ−１−
（ＦＰ−１の中味〕＊２として、関数呼び出しが起った
ときＡＰに実引数群の先頭を指させておけば変数の参照
があったときにはＡＰ＋変数番号 によって、前記ＡＰ用レしスタの内容でスタ、りをラン
ダムアクセスすれば変数は高速に参照することができる
。

このように、本発明は最近呼び出された関数やスタック
上の実引数群の先頭アドレスを直接さすレジスタを備え
る関数型情報処理装置を提供するもので、このレジスタ
を設けることによって１７レーム内の変数参照が高速に
行うことができるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、（ｂ）　＋　（ｅ）は２進木リストを
説明する図、第２図は関数型情報処理を説明する図、第
３図（ａ）。 （ｂ）はディープバインド法を説明する図、第４図（１
）ｌ（ｂ）　、　（６）はスタック上のディープ・ヤイ
ンド法を説明する図、第５図はディープバインド法を具
体的に説明する図、第６図は本発明の一実施例をスタッ
ク上に示めす図である。 ＳＴＰ・・・スタックド、７’ｄｅインタ、Ｆ　Ｐ　・
・・フレームｆインタ、ＡＰ・・・アーゼ、メントＩイ
ンタ、′−ｙｒ４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　　ｆロダラムの構造及び実行形態が仮引数として
   の変数名と実引数としての変数値の対として環境リスト
   であるＦｌｒｓｔ　−Ｉｎ　−Ｌａ５ｔ　−Ｏｕｔ　１
   １のスタックメ篭りへ格納することによって呼ぶべき関
   数の仮引数変数へ実引数を束縛し、呼ばれた関数は変数
   の値を参照する場合、前記環境リストの最近の束縛値を
   使って処理を行い、その関数の値が得られれ瞳関数の仮
   引数変数を前記環境リストから削除して前記関数値をリ
   ターンするという一連の処理を繰返す関数型情報処理装
   置において、最近呼ばれた関数のスタ、り上の実引数群
   の先頭アドレスを直接さすレジスタを有することを特徴
   とする関数型情報処理装置。