НАПРИМЕР:
а) с помощью описания VAR A, B: INTEGER в программе вводятся в употребление две статические переменные с именами А и В, значениями которых будут целые числа;
б) описание VAR X: ARRAY[1..10] OF REAL oпределяет (порождает) переменную регулярного типа (массив), значением которой может быть упорядоченная последовательность из десяти вещественных чисел.
Для большего понимания нового типа данных следует обратить внимание на связь между переменной и ячейкой памяти. Мы уже знаем, что вся информация хранится в оперативной памяти ЭВМ, состоящей из конечного числа пронумерованных ячеек. Эти номера называются их адресами. Поэтому, если мы говорим о переменных, то находимся в рамках программы, записанной на алгоритмическом языке.
При трансляции Паскаль-программа превращается в программу на машинном языке (в цифровых кодах), где аналогом переменной является ячейка, а имя переменной превращается в адрес ячейки. Появление этого адреса происходит в результате работы специального оператора языка (NEW), однако его значение в большинстве случаев не используется при программировании на алгоритмических языках типа Паскаль.
Условимся считать, что адрес ячейки, которая будет хранить переменную А, есть А. Или, другими словами, А - это общее имя переменной и соответствующей ячейки памяти.
Так, например, при описании VAR A, B: INTEGER в памяти ЭВМ резервируются две ячейки, которые маркируются соответственно А и В.
Будем считать, что до начала работы программы эти ячейки пусты (на самом деле они содержат "мусор" или 0). Если теперь в программе переменным А и В присвоить значения А:= 1 и В:= 2, то эти ячейки заполнятся соответствующими данными значениями.
При описании VAR X: ARRAY[1..10] OF REAL в памяти ЭВМ резервируются подряд 10 ячеек памяти, которые идентифицируются соответственно X[1], X[2],..., X[10].
Если теперь сделать
FOR I:= 1 TO 10 DO READ(X[I]),
то эти ячейки заполнятся десятью числами, вводимыми с клавиатуры. При упоминании в программе имен А и В фактически указывается на содержимое ячеек А и В, т.е. на значение переменных. Так, если следует оператор WRITE(A), то печатается не А, а значение переменной А, т.е. число 2.
Из этих рассуждений следует, что для таких переменных (статических) область памяти закрепляется на все время работы программы. Поэтому ячейка с адресом А всегда будет хранить только целые числа, а группа ячеек с адресами Х[1],...,X[10] - 10 вещественных чисел. Ничто другое в эти части памяти не может быть помещено.
Однако такое постоянное распределение памяти удобно для быстродействия и хорошо, когда объемы информации невелики или заранееизвестны. На практике же бывают ситуации, когда программные объекты могут возникнуть только в процессе выполнения программы или когда такие объекты известны, но их размер определится только в процессе работы программы.
Мы уже сталкивались с такой ситуацией:
CONST N =.....
VAR X: ARRAY [1..N];
или
VAR Y: STRING [N].
В последнем случае нужно указать заранее длину, что ведет к нерациональному расходу памяти, т.к. длина на практике может оказаться излишней. Для разрешения этой проблемы и вводят динамические объекты, необходимость порождения которых возникает в следующих случаях.
1. Пусть в заданном тексте из слов произвольной длины требуется найти первое по порядку слово, которое обладает некоторым свойством (не содержит, например, букву "а").
Очевидно, что такого слова может и не быть, тогда соответствующая переменная не появится, а если такое слово есть, то его длина неизвестна. Это можно сделать в рамках статической переменной, но тогда надо задать ей максимально возможную длину.
2. Бывает, что какой-то программный объект (например, массив чисел, множество, список) нужен не на все время работы программы, а только на какую-то часть. Хотелось бы после отработки данного объекта разместить на этом месте памяти другой объект.
Для работы с динамическими объектами статические переменные не подойдут, здесь предусматривается специальный тип значений - ссылочный. Значением данного типа является ссылка на какой-либо программный объект, осуществляющая непосредственный доступ к этому объекту. На машинном языке такая ссылка указывает на место памяти, т.е. адрес соответствующего объекта. А так как ссылочная переменная есть переменная, то возможно изменение значения ссылок и одна и та же переменная может указывать на любую ячейку памяти.
Итак, теперь нам предстоит иметь дело с переменными (а значит, с ячейками), которые обладают именами, но их содержимым является адрес ячейки памяти, где хранится значение некоторой другой переменной:
Имя ячейки
Такие переменные называются переменными типа указатель (переменными ссылочного типа) или просто указателями (ссылками).
Итак, слова - синонимы:
Значение указателя есть адрес объекта (ссылка на объект), посредством которого он и доступен в программе.
Итак, указываемый объект есть динамический объект. Он хранится в ячейке, которая не имеет своего собственного имени (не обозначается именем переменной), а используется лишь ссылка на эту ячейку. Здесь для сравнения можно привести ситуацию, когда называют зрителя в зале театра: "Зритель, сидящий на 3-м месте в 5-м ряду".
Обращение к динамической переменной происходит посредством указателя, являющегося статической переменной, которая имеет имя и может быть явно упомянута в программе. Динамическая переменная - "невидимая переменная", т.к. она не обозначается самостоятельным идентификатором. Память для значений такой переменной резервируется и освобождается в процессе работы программы (с помощью специальных процедур).
Как задать ссылочный тип, т.е. как описать указатель? Указатель обозначают обычным идентификатором. О том, что это указатель, говорит присутствие символа "^".
Значениями переменных такого ссылочного типа являются ссылки на динамические объекты, а сами динамические объекты имеют указанный в описании тип.
TYPE MAS = ARRAY [1..100] OF INTEGER;
DINMAS = ^MAS;
VAR P: ^INTEGER; Q: ^CHAR;
RABMAS: DINMAS.
ЗДЕСЬ: P - ссылка на динамический объект целого типа, Q - ссылка на динамический объект литерного типа, RABMAS - ссылка на динамический объект, значением которого является массив из 100 чисел.
Описание переменных P и Q ссылочного типа в разделе объявлений еще не резервирует память для записи значений динамической переменной соответствующего типа.
Здесь вводятся в употребление статические переменные P и Q (транслятор резервирует место в памяти, необходимое для размещения ссылки). Пустые клетки в схеме означают, что пока переменные P и Q не имеют никаких ссылок на динамические объекты.
Для порождения самого динамического объекта (создания динамических переменных) используется стандартная процедура NEW, которая называется процедурой динамического размещения.
Это процедура с параметром - ссылочной переменной, сопоставленной порождаемому динамическому объекту.
Итак, по процедуре NEW (R) выполняется резервирование участка в определенном месте памяти для последующего размещения значений динамической переменной и помещение адреса этого участка в ссылочную переменную R. При этом выделяется столько ячеек памяти, сколько требует значение динамической переменной, на которую указывает R. Количество отводимых ячеек зависит от типа динамической переменной. Динамические переменные, созданные посредством NEW, называют указанными переменными.
ЗАМЕЧАНИЕ. Резервирование места для динамической переменной идет уже в ходе выполнения программы, а не при ее трансляции, как для статических переменных. Говорят, что NEW устанавливает водораздел между статическими и динамическими переменными.
КАРТА ПАМЯТИ
MSX-DOS
Библиотека PASCAL
TURBO-система
Исходный текст программы
Объектный ход программы
Указатель
-----------------
Куча
ПРИМЕЧАНИЕ. Здесь указана примерная схема карты памяти при работе системы Турбо-Паскаль.
При использовании в программе ссылочных переменных естественно возникает вопрос, как работать с динамическим объектом, т.е. как присваивать ему то или иное значение и распоряжаться им? Другими словами, как в программе на языке Паскаль ссылаться на динамический объект? Ведь мы знаем, что динамическим переменным, в отличие от статических, не дается имени в обычном понимании. Поэтому для работы с динамическим объектом в языке используется понятие "переменная с указателем".
Имя динамической переменной складывается из имени статической переменной типа указатель, поставленной в программе в соответствие данному динамическому объекту, и символа "^" после ссылочной переменной, свидетельствующего о том, что здесь речь идет не о ее значении, а о значении того программного объекта, на который эта ссылочная переменная указывает.
Р - указатель: 5 ряд, 6 место,
Р^ - человек, сидящий в 5 ряду на 6 месте;
А - указатель,
А^ - имя динамической переменной, на которую указывает А.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39
