33. Динамические типы данных. Простейшие действия с указателями.
Когда транслятор анализирует разделы var в программе, он отводит для каждой переменной соответствующее число ячеек памяти и закрепляет их за данной переменной на все время работы блока. Такие переменные называют статическими. Они не могут быть использованы системой под другие нужды, даже если в процессе дальнейшей работы программы эти переменные больше не понадобятся.
Данные можно представить в памяти компьютера по-другому. Данные можно хранить в некоторой области памяти, не обозначая именем переменной, а используя ссылку на эту область (переменные ссылочного типа – указатели имеют значения адресов некоторой области памяти). Такой вид организации данных позволяет динамически захватывать и освобождать память в процессе работы блока программы. Поэтому и сами переменные, которые могут создаваться и ликвидироваться по мере надобности, называют динамическими.
Ссылочный тип данных:
Type <имя ссылочного типа>=^<имя базового типа>
Пример:
Type Ptr1 = ^char;
Mas= array[1..30] of real;
Pmas= ^mas;
Резервирование места в памяти под динамическую переменную и засылка ее адреса в ссылочную переменную R выполняется при обращении new(R). При этом выделяется столько ячеек памяти, сколько требует динамическая переменная, с которой связана R. Эти все данные система получает из раздела описания типов в программе.
Динамические переменные, созданные посредством процедуры new(R), называют также указанными переменными (указатель R).
Пример. Пусть
переменная R имеет
тип point.
Тогда при обращении к процедуре new(R) будет
создана указанная
переменная,
в которой предусмотрено поле под значение
типа integer и
поле ссылки. При этом ссылочная
переменная R содержит
адрес указанной переменной. Через
R^ обозначается
сама указанная переменная; R^.I –
поле целого значения I; R^.
P –
поле ссылки P.
Имена динамических объектов записываются с крышечкой. Значения этих объектов хранятся, пока не очищена динамическая память.
Имя динамического объекта не является идентификатором, значит оно выражение.
Операции над указателями:
Для указателей определены только операции присваивания и проверки на равенство и неравенство. В Паскале запрещаются любые арифметические операции с указателями, их ввод-вывод и сравнение на больше-меньше.
Еще раз повторим правила присваивания указателей:
любому указателю можно присвоить стандартную константу nil, которая означает, что указатель не ссылается на какую-либо конкретную ячейку памяти;
указатели стандартного типа pointer совместимы с указателями любого типа;
указателю на конкретный тип данных можно присвоить только значение указателя того же или стандартного типа данных.
Указатели можно сравнивать на равенство и неравенство, например:
If p1=p2 then ….. If p1<>p2 then …..
После того, как динамическая переменная объявлена, ей можно присваивать значения, изменять их, использовать в выражениях и т.д. Для этого используют следующее обращение: переменная_указатель^. Такое обращение называется операция разадресации (разыменования). Таким образом происходит обращение к значению, на которое указывает указатель, т.е. к данным. Если же за переменной_указателем значок ^ не стоит, то имеется в виду адрес, по которому расположены данные.
Динамически размещенные данные можно использовать в любом месте программы, где допустимо использование выражений соответствующего типа.
Например:
R^:= sqr( R^) + I^ -17; q^:= 2; inc(q^); writeln(q^)
Недопустимо использовать выражения, подобные следующим:
Адрес --->R:= sqr( R^) + I^ -17 <---вещественное выражение. Вещественная переменная --->R^:= sqr( R) <---аргумент – адрес.
Специальная операция @ (присваивание адреса) ориентирует переменную-указатель на область памяти, содержащую уже существующую переменную. Эту операцию можно применять для ориентации на статическую и динамическую переменную. Например,
type A=array[0..99] of char; var X: array [0..49] of integer; pA:^ A; {указатель на массив символов}
Объявлены переменные разных типов: массив из 50 целых чисел и указатель на массив символов. Чтобы указатель pA указывал на массив X, надо присвоить ему адрес X
pA:= @ X;
Динамическая переменная, созданная процедурой New, может быть «стерта» только процедурой Dispose.
Общий вид:
dispose(R);
Здесь R – ссылочная переменная, указывающая на ту динамическую переменную, которую следует стереть. После стирания динамической переменной R^ нельзя использовать значение R, такая ошибка может привести к порче памяти и другим серьезным последствиям.
Динамические переменные, не стертые посредством Dispose, продолжают занимать место в памяти после окончания работы соответствующего блока программы (становятся «мусором»). Поэтому необходимо все лишние динамические переменные стереть перед окончанием работы блока.