[프로그래밍 언어론] 3-3. Nested Subroutines (중첩 서브루틴)

dog-pawwer 2023. 10. 15. 16:12

0. 개요

🤔 궁금증 or 들어가기 전

우리가 프로그래밍 하면서 아주 자연스럽게 사용했던 중첩된 서브루틴에 대해 알아보자.

중첩 subroutine 내에서 선언된 것들과 스코프 등에 대한 이야기를 해보자.

(서브루틴 = 함수 or 메서드 정도로 생각하면 편하다)

많은 언어에서 중첩 서브루틴을 지원한다.
ex. Algol 60, Ada, ML, Commn Lisp, Python, Scheme, Swift 등
오히려 C언어 계열에서는 불가능

{ a 
   //scope1
   {    }
   //scope2
   {    }
   //scope3
   {    }  // a 가 중첩된 어디에도 없다는 가정하에
}

위와 같이 a 는 모든 스코프 1, 2, 3에 알려진다.

(단, 같은 이름인 a 이 중첩 스코프에서 사용되어 숨겨지는 경우 바깥쪽 a가 숨겨지게 되는 경우 제외)

현재 가장 안쪽 스코프에서 해당 이름과 연결된 선언이 있는 경우! 해당 이름에 대한 활성 바인딩을 정의한다.
그렇지 않으면 주어진 이름을 현재 가장 안쪽 스코프에서 둘러싸고 있는 스코프 및 바깥쪽으로 더 넓게 검색한다.
즉, 해당 스코프에서 선언이 있다면, 그 이름과 바인딩
선언이 없다면? Find -> 해당 스코프부터 프로그램의 가장 바깥 중첩 수준까지 이동하여 전역 객체가 선언된 곳까지 검색

해석해보면, 내장 함수 혹은 이미 정의된 객체.

이것들을 가장 바깥의 scope, 보이지 않는 추가적인 외부 scope로 볼 수 있다.

ex. I/O 루틴, math 함수 등

내부 서브루틴에서 선언한 name과 같은 이름의 name이 이미 외부에 선언되어 있다면,
외부 name은 해당 scope에서 숨겨지게 된다. (Hidden)

- Ada 혹은 파스칼 언어는 선언 후 실행이 이루어진다.
procedure 의 선언 후, 코드 가장 마지막 단에 begin과 end로 실제 실행이 이루어진다.

P1 과 F1 모두 "X"라는 이름의 로컬 변수를 선언!
중첩 서브루틴 내부의 변수 선언은 해당 스코프 내에서는 같은 이름의 외부 스코프 변수를 가리게 된다.
=> 변수 숨김으로 인한 "Hole" 발생
즉, F1 내부에서 "X"를 사용하면, 내부 "X"를 참조하게 되고,
다른 부분에서 "X"를 사용하면, 외부 "X"를 참조하게 된다.
-> 중첩 스코프에서 "비활성화(deactivate)"를 통해 외부 변수를 숨김으로써
변수 이름 충돌을 방지, 중첩 서브루틴이 자체적으로 독립적인 변수를 가질 수 있도록 해준다.

동일한 이름의 중첩된 선언으로 가려진 바인딩을 처리하는 방식은 언어별로 다르다.

- 일반적으로는 hidden된 바인딩에 접근할 수 없도록 한다.

- 그러나, 몇몇 언어에서는 사용할 수 있는 방법을 제공해 준다.

1. Ada : '.' 사용 -> 함수명.변수명

2. C++ : '::' 사용 -> ::변수명

compiler는 offeset을 사용하여 접근한다.

실행 중 subroutine의 프레임 포인터 레지스터를 가리키도록 한다.

이론적으로는 알고 있다.

안쪽 (해당) 스코프에서 외부 스코프로 천천히 찾아나가면서 찾아보면 된다.

어떤 logic으로 해당 방법을 구현할 수 있을까?

- 가장 간단한 방법은 "static link"를 이용하는 방법

: 이 정적 링크는 lecically surrounding subroutine의 가장 최근 호출 프레임을 가르킨다.

= 즉, 부모 프레임을 가리키고 있다.