Глава 7. Динамические структуры данных

Работа с динамическими переменными

p1:=@i;

i:=i+2;

Для реализации косвенного доступа к переменной через указатель используется разыменование. То есть, чтобы по указателю получить доступ к переменной, необходимо после указателя поставить знак «^». Так, запись р1^ означает: «переменная, на которую ссылается р1». Поэтому операторы

i:=i+2 и p1^:=p1^+2

полностью эквивалентны. Разыменование имеет тип, совпадающий с базовым типом, в частности p1^ является переменной целого типа (по описанию выше).

Разыменование допустимо для любых ссылочных типов, например, возможны следующие конструкции:

j:=pp1^^;

f:=h.l^.g^.p;

При разыменовании может возникнуть некорректная ситуация, хотя и не приводящая к аварийному завершению, но дающая обычно неверное значение результата (это трудно обнаруживаемая ошибка). Это разыменование указателя со значением nil. За этим необходимо внимательно следить при составлении и отладке программы.

При выполнении этой процедуры происходят следующие действия:

1. 
   В динамической области памяти отводится место для переменной по размеру базового типа указателя.
   
2. 
   Указателю присваивается адрес этой переменной.
   

Var I,J: ^integer; { определяем два указателя на целую переменную }

NEW (J); { выделяем память для целой переменной и присваиваем ее адрес указателю }

I:=J; { I и J указывают на одну и ту же переменную (J:=I —запрещено) }

J^:=5; { запись числа в выделенную память }

I^:=6; { стало и J^=6 }

I:=NIL; { I ни на что не указывает }

J:=NIL; { доступа к переменной больше нет, она не нужна }

При использовании динамических переменных происходит постоянный процесс изменения указателей. При этом некоторые переменные могут оказаться ненужными, ссылки на них уничтожаются. Но они занимают память, которую ни для каких других целей использовать нельзя, то есть образуют «мусор». Таким образом может возникнуть ситуация, что памяти более чем достаточно, но для размещения новой переменной в динамической области памяти, называемой «кучей», нет места. В этом случае значение указателя из параметра не изменится, но никаких сообщений выдано не будет, что может привести к непредсказуемым последствиям. Для повышения надежности программы следует проверять текущее состояние «кучи» перед каждым созданием новой переменной. Это можно сделать с помощью стандартной функции MaxAvail без параметров, возвращающей максимальный размер непрерывного участка свободной памяти, пригодного для размещения переменной. Например, для 4-байтовой переменной типа longint:

Var p:longint;

Begin

...

New(p)

Writeln (‘Переполнение памяти’);

В общем случае для структурированных типов при определении размера выделяемой памяти можно использовать функцию SizeOf (определение размера переменной):

If MaxAvail >= SizeOf (TypeDat) then ...

Для освобождения памяти, выделенной под динамическую переменную, используется процедура, обратная по действию процедуре New:

Dispose (<указатель>);

Работа с динамическими переменными требует большой аккуратности, иначе «засоре­ние» памяти ненужными переменными может привести к быстрому ее исчерпанию. Трудно обнаруживаемые ошибки могут возникать при использовании динамических переменных в подпрограммах: при выходе из них локальные ссылки на вновь созданные переменные теряются. Поэтому нужно придерживаться правила: при выходе из подпрограммы или освобождается память от вновь созданных в ней переменных, или ссылки сохраняются через параметры.

Пример двухсвязанного циклического списка

Определим функции при работе со списком с пояснениями, представленными на рис. 7.1:

0 - просмотр влево (подпрограмма PRL);

1 - просмотр вправо (подпрограмма PRR);

2 - удаление (подпрограмма DEL);

3 - вставка (подпрограмма BCT);

4 - конец работы.

При проходе первого элемента переводится строка.

Рис. 7.1. Операции с узлами двухсвязанного циклического списка

Program SW_Spisok2;

{ Демонстрационный пример использования динамических переменных: двухсвязанный циклический список }

Uses crt;

Type P=^dat;

dat=Record

INF:char; { любой нужный тип элемента списка }

L,R:P;

end;

Var Point, { указатель на начало кольца }

lef,rig,n:P;

ch:char;

Procedure PRL; { процедура сдвига влево }

Begin

rig:=lef;

lef:=rig^.l; { сдвиг указателей }

Write(lef^.inf);{ вывод информационного поля }

If lef=Point then

Writeln; { начало кольца }

end;

Procedure PRR; { процедура сдвига вправо }

Begin

lef:=rig;

rig:=lef^.r;

Write(lef^.inf);

If lef=Point then

Writeln;

end;

Procedure DEL; { процедура удаления }

Begin

If lef^.l=lef^.r then{ не менее 2х элементов }

Writeln('Осталось два элемента')

else

If lef=Point then

Writeln('Начало списка')

else

Begin

rig^.l:=lef^.l; { изменение указателей }

lef^.l^.R:=lef^.r;

Dispose(lef); { возвращение памяти }

lef:=Rig^.l;

end;

end;

Procedure BCT; { процедура вставки }

Begin

ch:=ReadKey; Write(ch);

NEW(n);

n^.inf:=ch;

n^.l:=lef; { связи из нового узла }

n^.r:=rig;

rig^.l:=n; { указание на новый узел }

lef^.r:=n;

rig:=n;

writeln;

end;

Begin { непосредственно сама программа }

ch:=ReadKey; Write(ch);

NEW(rig);

rig^.inf:=ch; { первый правый узел }

ch:=ReadKey; Write(ch);

NEW(lef);

lef^.inf:=ch; { первый левый узел }

rig^.l:=lef;

rig^.r:=lef;

lef^.l:=rig;

lef^.r:=rig;

Point:=lef; { начало кольца }

Repeat

Ch:=ReadKey;

Case ch of { анализируем введенную команду }

'0': PRL;

'1': PRR;

'2': DEL;

'3': BCT;

'4': Writeln('Конец')

else

Writeln('Неверный ввод')

end;

Until ch='4'; { пока не встретим команду «конец» }

end.

Указатели без типа

Турбо Паскаль содержит стандартный ссылочный тип, который позволяет не конкретизировать базового типа и считается совместимым со всеми ссылочными типами.

Var <имя_указателя> : pointer;

Работа с ними подразумевает их преобразование в указатели, ссылающиеся на значения конкретного типа, например, при необходимости организовать список, состоящий из записей различных типов.

Для создания и удаления переменных с такими указателями соответственно используются процедуры:

GetMem (<указатель>,<размер>);

FreeMem (<указатель>,<размер>);

Размер участка памяти указывается в байтах, обычно с применением функции SizeOf:

GetMem (Ptr,SizeOf(R));

Для работы с нетипизированными указателями используются дополнительные функции, здесь не рассматриваемые.

Контрольные вопросы

1. 
   Что означает термин «статические переменные»?
   
2. 
   Как производится обращение к статическим переменным?
   
3. 
   Что означает термин «динамические переменные»?
   
4. 
   Как производится обращение к динамическим переменным?
   
5. 
   В каких случаях используются динамические переменные?
   
6. 
   Что такое «указатели»?
   
7. 
   Для каких целей используются указатели?
   
8. 
   Что такое «пустой указатель», и как он обозначается?
   
9. 
   Для чего используется операция взятия адреса?
   
10. 
    Что такое «разыменование»?
    
11. 
    При каком значении указателя его нельзя разыменовывать?
    
12. 
    Как выглядит процедура создания динамической переменной?
    
13. 
    Что происходит при выполнении процедуры создания динамической переменной?
    
14. 
    Что можно определить с помощью функции MaxAvail?
    
15. 
    Как выглядит процедура уничтожения динамической переменной?
    
16. 
    Что происходит при выполнении процедуры уничтожения динамической переменной?
    
17. 
    С помощью какой функции можно определить максимальный размер непрерывного участка свободной памяти?
    
18. 
    Какой тип совместим со всеми ссылочными типами?
    

жүктеу/скачать 2.27 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: