In relazione ai computer, un registro dello stack è una posizione di memoria, solitamente sull’unità di elaborazione centrale (CPU) o sull’hardware di elaborazione correlato, che contiene l’indirizzo corrente della parte superiore di una regione di memoria separata del computer nota come stack. Il registro dello stack è importante perché, senza di esso, un computer dovrebbe implementare un metodo più lento e più soggetto a errori per tracciare il flusso di esecuzione di un programma. Nella maggior parte delle architetture di sistema, il registro dello stack è un registro dedicato, quindi non è possibile accedervi accidentalmente quando si lavora con altri registri di memoria. Più raramente, un registro stack può essere un registro generale che solitamente è accessibile da un programma ma che intenzionalmente non viene utilizzato perché il suo utilizzo è definito dal produttore. Quando un sistema informatico contiene due o più registri di stack, il che significa che esiste potenzialmente più di uno stack, l’architettura è nota come stack machine.
Al livello più basso della programmazione del computer, uno stack è un’area di memoria, solitamente nella memoria ad accesso casuale (RAM), che ha un tipo di comportamento ben definito. Lo stack può avere informazioni aggiunte in un processo chiamato push, oppure può avere informazioni recuperate da esso, che è chiamato popping. Il modello per uno stack è first-in, last-out, il che significa che se più informazioni vengono inserite nello stack, il primo elemento inserito sarà l’ultimo ad essere estratto, mentre l’ultimo elemento inserito sarà essere il primo ad essere recuperato con un comando pop. Un registro dello stack tiene traccia della parte superiore dello stack, che è sempre l’ultimo elemento inserito.
Quando un programma per computer è in esecuzione, ogni istruzione in esecuzione ha un indirizzo di memoria specifico in cui è memorizzata temporaneamente per la durata del programma. Se un programma chiama una subroutine — o una procedura, funzione o metodo, a seconda del linguaggio di programmazione — allora il programma deve saltare all’indirizzo di memoria del codice della subroutine per eseguirlo. L’indirizzo in cui il flusso di controllo del programma si interrompe per diramarsi alla subroutine viene inserito nello stack in modo che venga ricordato. Quando la subroutine ha completato l’esecuzione, il programma sa dove dovrebbe tornare nel codice principale facendo saltare l’indirizzo del codice dalla parte superiore dello stack, dove punta il registro dello stack.
Sebbene esistano altri metodi che possono essere utilizzati per ottenere gli stessi risultati, l’utilizzo di uno stack e di un registro dello stack consente un importante concetto di programmazione noto come ricorsione. Una funzione ricorsiva è una funzione che, all’interno del proprio codice, chiama se stessa. Questo processo viene comunemente utilizzato negli algoritmi di ordinamento e per alcune funzioni matematiche. Il registro dello stack tiene traccia di tutti gli ultimi indirizzi in cui l’esecuzione è ramificata, quindi una funzione può implementare in modo sicuro la ricorsione con la consapevolezza che, alla fine, il controllo tornerà al punto di origine. Una complicazione si verifica se l’intero stack si riempie e non rimane spazio in memoria, nel qual caso si verifica un overflow dello stack, che interrompe l’esecuzione del programma.