¿Qué es un registro de pila?

En relación con las computadoras, un registro de pila es una ubicación de memoria, generalmente en la unidad central de procesamiento (CPU) o hardware de procesamiento relacionado, que contiene la dirección actual de la parte superior de una región de memoria de computadora separada conocida como la pila. El registro de la pila es importante porque, sin él, una computadora necesitaría implementar un método más lento y más propenso a errores para rastrear el flujo de ejecución de un programa. En la mayoría de las arquitecturas del sistema, el registro de la pila es un registro dedicado, por lo que no se accede accidentalmente al trabajar con otros registros de memoria. Más raramente, un registro de pila puede ser un registro general al que generalmente puede acceder un programa, pero que no se usa intencionalmente porque el fabricante define su uso. Cuando un sistema informático contiene dos o más registros de pila, lo que significa que hay potencialmente más de una pila, la arquitectura se conoce como máquina de pila.

En el nivel más bajo de programación de computadoras, una pila es un área de memoria, generalmente en memoria de acceso aleatorio (RAM), que tiene un tipo de comportamiento bien definido. La pila puede tener información agregada en un proceso llamado empuje, o puede tener información recuperada de ella, que se llama popping. El modelo para una pila es primero en entrar, último en salir, lo que significa que si se introducen varias piezas de información en la pila, entonces el primer elemento introducido será el último en salir, mientras que el último elemento introducido será ser el primero en ser recuperado con un comando pop. Un registro de la pila realiza un seguimiento de la parte superior de la pila, que siempre es el último elemento introducido.

Cuando se ejecuta un programa de computadora, cada instrucción que se está ejecutando tiene una dirección de memoria específica donde se almacena temporalmente durante la duración del programa. Si un programa llama a una subrutina - o un procedimiento, función o método, dependiendo del lenguaje de programación - entonces el programa debe saltar a la dirección de memoria del código de subrutina para ejecutarlo. La dirección donde se rompe el flujo de control del programa para ramificarse a la subrutina se empuja a la pila para que se recuerde. Cuando la subrutina ha completado la ejecución, el programa sabe a dónde debe regresar en el código principal haciendo estallar la dirección del código desde la parte superior de la pila, donde apunta el registro de la pila.

Aunque existen otros métodos que pueden usarse para lograr los mismos resultados, el uso de una pila y un registro de pila permite un concepto de programación importante conocido como recursión. Una función recursiva es una función que, dentro de su propio código, se llama a sí misma. Este proceso se usa comúnmente en algoritmos de clasificación y para ciertas funciones matemáticas. El registro de la pila realiza un seguimiento de todas las últimas direcciones donde la ejecución se ramifica, por lo que una función puede implementar de forma segura la recursión con el conocimiento de que, eventualmente, el control volverá al punto de origen. Una complicación ocurre si toda la pila se llena y no queda espacio en la memoria, en cuyo caso se produce un desbordamiento de la pila, dejando de ejecutar el programa.