こんにちは！メインフレームの世界へようこそ。
JavaやCOBOLといった他のプログラミング言語の経験がある方にとって、IBMメインフレームの「PL/I（ピーエルワン）」という名前は、なんだか古めかしくて少し近寄りがたい雰囲気に感じられるかもしれませんね。
「なんだか古い暗号みたい」「メモリ管理とか難しそう……」なんて、怖じ気づいていませんか？
大丈夫ですよ、安心してください。ひとつずつ蓋を開けて中身を覗いてみれば、PL/Iは非常に合理的で、私たちの意図をしっかりと汲み取ってくれる頼もしい言語なんです。
今回は、そんなPL/Iの懐の深さを感じる機能の一つ「REPEAT関数を使った文字列の複製と、その裏側で行われるメモリ管理と最適化」について、現場の裏話を交えながら優しく紐解いていきたいと思います。
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1. 他言語とはココが違う！PL/Iの「予約語がない」という懐の広さ
まず、JavaやCOBOLから来た人が最初に驚くポイントがここです。
一般的に、多くのプログラミング言語には「予約語（Keyword）」というものがあります。例えば、`IF`や`READ`、`COUNT`といった単語は、言語の命令として使われるため、プログラマが変数名（識別子）として使うことはできませんよね。
ところが、PL/Iには「言語仕様上の厳密な予約語というものが存在しない」のです。
「えっ、じゃあ `IF` っていう名前の変数を作れちゃうの？」
その通りです。PL/Iのコンパイラは、前後の文脈（Context）を読み取って、「あ、この `IF` は命令じゃなくて変数名だな」と賢く判断してくれます。
これは初学者にとっては驚きですが、実はレガシーシステムの移行や保守の現場では、過去の設計者が自由なネーミングでコードを書いているため、この「文脈依存のルール」がとっても重要な知識になってきます。
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2. 文字列を繰り返す「REPEAT関数」の正体と、見えないメモリ確保
さて、本題の文字列複製のお話です。
例えば、「ABC」という文字列を3回繰り返して「ABCABCABC」という長い文字列を作りたいとき、あなたならどうしますか？
Javaなら `String.repeat(3)` だとか、COBOLなら `STRING` 句をゴリゴリ書くところですよね。
PL/Iには、まさにそのものズバリな `REPEAT` ビルトイン関数 が用意されています。
しかし、ここでJavaやCOBOL出身者がハッとさせられるのが、「メモリの確保（ストレージ割り当て）」の考え方です。
動的なメモリ確保はPL/Iにおまかせ？
現代の言語では、文字列を結合したり繰り返したりすると、見えないところで裏側が勝手に新しいメモリ領域を計算して確保してくれます。PL/Iも非常に高水準な言語ですので、基本的にはコンパイラやランタイムがよしなにやってくれます。
しかし、メインフレームの世界では「今、メモリ（ストレージ）をどれくらい消費しているか」を意識させられる場面が少なくありません。特にバッチ処理で何万件ものレコードを相手にする場合、無駄なメモリ確保はパフォーマンスの致命傷になります。
ここで登場するのが、PL/Iの動的文字列（Varying String）と、コンパイラが裏で行うMVC命令（Move Character：文字データ転送命令）の最適化です。
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3. 実践！PL/Iで文字列複製コードを書いてみよう
百聞は一見に如かず。実際にPL/Iで文字列を安全に、かつ効率よく複製するプログラムのサンプルを見てみましょう。
大文字ベースの、まさに現場で動いているような書き方で作ってみました。
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/ プログラム名: STRREP01 /
/ 概要: REPEAT関数を用いた文字列の動的複製とメモリ最適化の検証 /
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STRREP: PROC OPTIONS(MAIN);
/ 1. 変数の宣言 /
/ VARYING属性を付与することで、可変長の文字列として扱えます /
DCL BASE_STR CHAR(3) VARYING INIT(‘ABC’); / 元となる文字列 /
DCL RESULT_STR CHAR(50) VARYING; / 結果を格納する可変長変数 /
DCL REP_COUNT FIXED BIN(31) INIT(3); / 繰り返し回数 /
/ 2. REPEAT関数による文字列の複製 /
/ 注意: REPEAT(x, y) は、xを y「回余分に」繰り返す仕様です。/
/ つまり、合計で (y + 1) 回の繰り返しになります。ここでは3回繰り返したいので指定は 2 です /
RESULT_STR = REPEAT(BASE_STR, REP_COUNT – 1);
/ 3. 結果の出力 /
PUT SKIP LIST (‘元ストリング: ‘ || BASE_STR);
PUT SKIP LIST (‘複製結果 : ‘ || RESULT_STR);
PUT SKIP LIST (‘現在の長さ : ‘ || LENGTH(RESULT_STR));
END STRREP;
ここがポイント！初心者がハマりやすい「罠」
上記のコード、よく見ると `REP_COUNT – 1` と指定していますよね。
そう、PL/Iの `REPEAT` 関数の第二引数は「追加で繰り返す回数」を表します。そのため、純粋に「3回繰り返したい！」と思って `3` を指定すると、元データを含めて4回繰り返されてしまい、「あれ、なんか長いぞ？」とバグの原因になるのです。
こういうレガシー特融の「ちょっとしたクセ」を知っておくだけで、移行時のデバッグスピードが劇的に変わりますよ。
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4. 裏側で何が起きているのか？MVC命令とブロック転送の美学
さて、私たちが何気なく書いた `RESULT_STR = REPEAT(…)` という一行。
IBMメインフレームのハードウェア（CPU）レベルでは、一体何が行われているのでしょうか？
ここでIBMメインフレームの真骨頂であるMVC（Move Character）命令が登場します。
メインフレームのアーキテクチャ（z/Architecture）は、連続したメモリブロックの転送・コピーをハードウェアレベルで極限まで高速化する仕組みを持っています。
PL/Iコンパイラは、`REPEAT` 関数を評価する際、次のような最適化を行います。
1. 必要最小限のメモリ計算:
可変長文字列（VARYING）の長さを事前に計算し、ヒープやスタック上で必要なバイト数を一撃で確保します。
2. 高速なブロック転送（MVC）:
文字を1文字ずつループでコピーするのではなく、ハードウェアのMVC命令（またはそれに類する高速ルーチン）を呼び出し、メモリ上のブロックをごっそりコピーします。
これにより、Javaなどでありがちな、文字列結合のたびに新しいオブジェクトやメモリ領域が細かく生成されてガベージコレクションを圧迫する……といったオーバーヘッドが、メインフレームの硬派な世界では最小限に抑えられているのです。すっきりと洗練されていますよね。
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おわりに
いかがでしたでしょうか？
「PL/Iのメモリ管理や文字列操作」と聞くと、なんだか冷たくて難解な壁があるように思えたかもしれませんが、その実態はハードウェアの性能を極限まで引き出すための、非常に合理的で美しい仕組みの積み重ねです。
予約語がないという自由度の高さに驚きつつも、動的文字列とハードウェア命令がガッチリ噛み合ったときの爆発的な処理速度を知ると、PL/Iを触るのが少し楽しくなってきませんか？
「怖くないですよ、一つずつ紐解けば簡単です」。
このブログが、あなたのレガシー移行やメインフレーム学習の第一歩の安心材料になれば、とても嬉しいです。それでは、また次回のマニアックな世界でお会いしましょう！
