\chapter{Continuation based C}
Continuation based C\cite{kaito-lola} （以下 CbC） は 
関数呼び出しの際にjmp命令で遷移をし，環境を持たずに遷移する
ことができるC言語である，
すなわちC言語の下位言語にあたり，よりアセンブラに近い記述を行う．

CbC では CodeGear を処理の単位，
DataGear をデータの単位として記述するプログラミング言語である．

jmp命令で関数遷移するため関数遷移し実行が終了しても，もとの関数に戻ることはない．
そのため次に遷移する Code Gear を指定する．
これは，関数型プログラミングでの末尾関数呼び出しに相当する．
したがって，Code Gear に Deta Gear を与え，それをもとに処理を行い，
出力として Data Gear を返し，また次の Code Gearに遷移していく流れとなる．

本章ではCbCの概要について説明する。

\section{Code Gear / Data Gear}
CbCでは、検証しやすいプログラムの単位として DataGear と CodeGear という単位を用いる。

CodeGear はプログラムの処理そのものであり、一般的なプログラム言語における関数と同じ役割である。
DataGear は CodeGear で扱うデータの単位であり、処理に必要なデータである。
CodeGear の入力となる DataGear を Input DataGear と呼び、出力は Output DataGear と呼ぶ。

CodeGear 間の移動は継続を用いて行われる。
継続は関数呼び出しとは異なり、呼び出した後に元のコードに戻れず、次の CodeGear へ継続を行う。
これは、関数型プログラミングでは末尾再帰をしていることと同義である。


\section{CbC と C言語の違い}
同じ仕様でCbCとC言語で実装した際の違いを、実際のコードを元に比較する。
比較するにあたり、再起処理が含まれるコードの例として、
フィボナッチ数列の n 番目を求めるコードを挙げる。
C言語で記述したものが\coderef{fib_c}。CbCで記述したものが\coderef{fib_cbc}になる。
CbCは実行を継続するため、 return を行えない。そのためC言語での実装も return を書
かず関数呼び出しを行い、最後にexitをして実行終了するように記述している。

\lstinputlisting[label=code:fib_c, caption=C言語で記述した フィボナッチ数列の n 番目
を求めるコード, firstline=5] {src/cbc/fib.c}
\lstinputlisting[label=code:fib_cbc, caption=CbCで記述した フィボナッチ数列の n 番目
を求めるコード, firstline=5] {src/cbc/fib.cbc}

軽量実装になっているのか、上記のコードをアセンブラ変換した結果を見て確認する。
全てを記載すると長くなるので、アセンブラ変換した際のfib関数のみを記載する。
C言語で記述した\coderef{fib_c}をアセンブラ変換した結果が\coderef{c-ass}。
CbCで記述した\coderef{fib_cbc}をアセンブラ変換した結果が\coderef{cbc-ass}になる。

比較すると、fib 関数の内部で再度 fib 関数を呼び出す際、
C言語で実装した\coderef{c-ass}の30行目では callq で fib 関数を呼び出している。
対して CbC で実装した\coderef{cbc-ass}の32行目では、 jmp により fib 関数に移動
している。

\lstinputlisting[label=code:c-ass, caption=cで記述した際の fib 関数のアセンブラ] {src/cbc/c.txt}
\lstinputlisting[label=code:cbc-ass, caption=cbcで記述した際の fib 関数のアセンブラ] {src/cbc/cbc.txt}

以上のことから CbCが軽量継続を行っていると言える。


\section{Meta Code Gear / Meta Data Gear}
Meta DataGear は CbC 上のメタ計算で扱われる DataGear である。例えば stub
CodeGear では Context と呼ばれる接続可能な CodeGear、DataGear のリストや、DataGear
のメモリ空間等を持った Meta DataGear を扱っている。

また，プログラムを記述する際は，ノーマルレベルの計算の他に，メモリ管理，スレッド管理，資源管理等を記述しなければならない処理が存在する．
これらの計算はノーマルレベルの計算と区別してメタ計算と呼ぶ．

メタ計算は OS の機能を通して処理することが多く，信頼性の高い記述が求められる．
そのため， CbC ではメタ計算を分離するために Meta CodeGear， Meta DataGear を定義している．

Meta CodeGear は CbC 上でのメタ計算で，通常の CodeGear を実行する際に必要なメタ計算を分離するための単位である．
図 \ref{fig:meta-cgdg} のように CodeGear を実行する前後や DataGear の大枠として Meta Gear が存在している．

\begin{figure}[htpb]
 \begin{center}
  \scalebox{0.65}{\includegraphics{fig/cbc_codegear.pdf}}
 \end{center}
 \caption{メタ計算を可視化した CodeGear と DataGear}
 \label{fig:meta-cgdg}
\end{figure}