риложение3. Организация данных
3.11.3. Инициализация ссылки. Функция NULL
Ссылку можно инициализировать, применив функцию NULL: real(4), dimension(:), pointer :: pa => null( )
Функция NULL дает ссылке статус "не ассоциирована с адресатом". Этот статус позволяет, например, использовать ссылку в качестве фактического параметра до ее прикрепления к адресату, например:
program null_test
real(4), dimension(:), pointer :: pa => null( ) interface
subroutine poas(pa)
real(4), dimension(:), pointer :: pa
end subroutine poas |
|
end interface |
|
call poas(pa) |
! Параметр - неприкрепленная ссылка |
print *, pa(2) |
! 3.500000 |
end program null_test |
|
subroutine poas(pa)
real(4), dimension(:), pointer :: pa allocate(pa(5))
pa = 3.5
end subroutine poas
Функция NULL может быть использована и среди исполняемых операторов:
pa => null( )
3.11.4. Явное открепление ссылки от адресата
Ссылку можно открепить от адресата, используя оператор NULLIFY:
NULLIFY(pname)
pname - список ссылочных переменных или компонентов структуры, которые следует открепить от их адресатов. Все элементы списка должны иметь атрибут POINTER. Например:
integer, pointer :: a(:), b, c(:, :, :)
...
nullify(a, b, c)
Кроме открепления от адресата, оператор NULLIFY можно использовать для инициализации (обнуления) ссылки. Не является ошибкой открепление неприкрепленной ссылки.
Оператор NULLIFY не освобождает адресата. Иными словами, если адресатом ссылки является выделенная оператором ALLOCATE память, то после открепления ссылки память не освобождается и остается недоступной, если к памяти была прикреплена лишь одна ссылка.
99
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
Недоступная память не образуется, если предварительно память освобождается оператором DEALLOCATE. Например:
integer, pointer :: c(:, :, :)
...
allocate(c(2, 5, 10))
...
deallocate(c)
nullify(c)
Та же опасность образования недоступной области памяти существует и при переназначении ссылки к другому адресату посредством оператора прикрепления ссылки =>. Например, в следующем фрагменте образуется недоступная память:
integer, pointer :: a(:) |
|
integer, target :: b(5) |
|
... |
! Адресатом ссылки a является выделяемая память |
allocate(a(5)) |
|
... |
! Выделенная ранее под ссылку a память становится |
a => b |
|
... |
! недоступной для последующего использования |
В следующем фрагменте переназначение ссылки выполнено без потери памяти:
allocate(a(5)) |
|
... |
|
deallocate(a) |
! Освобождение памяти. Память доступна для |
a => b |
! последующего использования |
... |
|
Заметим, что после выполнения оператора DEALLOCATE состояние ссылки становится неопределенным и может быть определено либо в результате присоединения к другому адресату, либо в результате обнуления в операторе NULLIFY.
3.11.5. Структуры со ссылками на себя
Компонент производного типа может иметь атрибут POINTER и при этом ссылаться на переменную того же или другого производного типа:
type entry |
! Объявление типа entry |
real val |
|
integer index |
! Ссылка на объект типа entry |
type(entry), pointer :: next |
|
end type entry |
|
Это свойство позволяет использовать ссылки для формирования связных списков. Рассмотрим в качестве примера однонаправленный список, представляющий структуру данных, каждый элемент которой содержит две
100
риложение3. Организация данных
части - поля с данными и поле с адресом следующего элемента данных списка. Адрес, используемый для доступа к следующему элементу, называется указателем. Первый элемент списка называется вершиной списка. Последний элемент списка содержит нулевой указатель. Однонаправленный список с записями одинаковой длины можно представить в виде рис. 3.2.
Рис. 3.2. Схема однонаправленного списка с записями одинаковой длины
Разработаем программу формирования и редактирования однонаправленного списка. Пусть помимо поля с указателем каждый элемент списка содержит еще два поля, одно из которых (index) используется для индексирования элементов списка. Редактирование состоит из двух операций: добавления и удаления элемента из однонаправленного списка. Схема добавления элемента в однонаправленный список приведена на рис. 3.3, а удаления - на рис. 3.4.
Новый элемент
. . .
Рис. 3.3. Схема включения элемента в однонаправленный список
. . .
Удаляемый элемент
Рис. 3.4. Схема удаления элемента из однонаправленного списка
По приведенным рисункам легко записать алгоритмы формирования списка и его модификации.
101
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
Алгоритм формирования списка из n элементов (оформлен в виде внутренней подпрограммы newtree):
1°. Начало (список формируется начиная с последнего элемента). 2°. Обнулить адрес последнего элемента списка tree - NULLIFY(tree). 3°. С параметром k = 1, n выполнить:
Выделить память под элемент top.
В поле с адресом элемента top занести адрес элемента, добавленного на шаге k - 1, т. е. адрес вершины tree. (Таким образом, каждый вновь добавляемый элемент (кроме
последнего элемента списка) будет указывать на предыдущий.) Переместить вершину списка на последний добавленный элемент, выполнив tree => top.
конец цикла 3°. 4°. Конец.
Приведем далее текст программы, которая позволяет формировать список из заданного числа элементов, выполнять его просмотр и редактирование.
module eni |
! Модуль описания типа entry |
type entry |
|
real val |
|
integer index |
|
type(entry), pointer :: next |
! Ссылка, которую можно присоединить |
end type entry |
! к переменной типа entry |
end module eni |
|
program one_d_li |
! Формирование, просмотр |
use eni |
! и редактирование списка |
type(entry), pointer :: tree, top, current, newtop |
|
call newtree( ) |
! Список сформирован; top ссылается |
|
! на последний элемент списка |
call wali(top) |
! Просмотр списка |
tree => top |
! Перемещение в вершину списка |
call chava(5) |
! Изменим поле val у двух соседних |
call wali(top) |
! Просмотр списка |
call delem(7) |
! Исключим из списка элемент с index = 7 |
call wali(top) |
! Просмотр списка |
tree => top |
|
call insel(700.0, 8) |
! Вставим элемент после элемента с index = 8 |
call wali(top) |
! Просмотр списка |
contains |
|
subroutine newtree( ) |
! Создание списка |
integer i |
|
nullify(tree) |
! Обнуляем конец списка. В конце списка |
|
! ASSOCIATED(tree) будет возвращать .FALSE. |
do i = 1, 10 |
! Цикл формирования списка |
!Размещаем новый элемент списка и заносим информацию
!в поля с данными
102
|
риложение3. Организация данных |
allocate(top) |
! Ссылка top содержит в качестве |
top = entry(11.0*i, i, tree) |
! компонента ссылку tree |
tree => top |
! Установим указатель списка на |
end do |
! вновь добавленный элемент |
end subroutine newtree |
|
subroutine wali(top) |
! Просмотр списка начиная с элемента top |
type(entry), pointer :: top |
! Прикрепляем ссылку tree к top |
tree => top |
|
do while(associated(tree)) |
! Цикл просмотра списка |
print *, tree%val, tree%index |
|
current => tree%next |
! Переход к следующему элементу |
tree => current |
|
end do |
|
read * |
! Ожидаем нажатия Enter |
end subroutine wali |
|
subroutine delem(ind) |
! Удаление элемента из списка |
integer ind |
|
tree => top |
|
do while(associated(tree)) |
! Следующий элемент имеет index = 7 |
if(tree%index == ind) then |
!Присоединим указатель элемента с index = in к указателю элемента
!с index = in + 2, выполнив тем самым исключение элемента с index = in + 1 if(associated(tree%next)) then
current => tree%next
tree%next => tree%next%next
deallocate(current) |
! Освобождаем память после исключения |
end if |
! элемента из списка |
exit |
|
end if |
|
current => tree%next |
|
tree => current |
|
end do |
|
end subroutine delem |
|
subroutine insel(val, ind) |
! Добавляет элемент в список tree |
integer ind |
|
real val |
|
do while(associated(tree)) |
|
if(tree%index == ind) then |
|
allocate(newtop) |
|
newtop = entry(val, ind - 1, tree%next) |
|
tree%next => newtop |
|
if(tree%index > 1) then |
|
newtop%next => tree%next%next |
|
else |
! При вставке вслед за последним |
nullify(newtop%next) |
! элементом обнуляем ссылку |
end if |
|
103