1.1.13Нетипизированые указатели и массивы

Традиционно предполагается, что массив содержит однотипные элементы. При объявлении массива в статической памяти или при выделении ему места в динамической памяти с помощью оператора new имя массива в статической памяти или соответствующий типизированный указатель на массив в динамической памяти адресуются к первому по порядку элементу массива. При выделении массиву места в динамической памяти и получении адреса в бестиповый указатель, соответствующий указатель на массив в динамической памяти адресуются к первому по порядку байту этого массива.

Однако в практике современного программирования встречаются случаи, когда в одном и том же массиве необходимо хранить разные по смысловому назначению, а может и по типу, элементы. Особенно это характерно для массивов в динамической памяти.

Например, при представлении списка с помощью динамического массива указателей в этом же массиве удобно хранить полезную служебную информацию - реальный размер массива указателей и действительное количество элементов списка. Особенно это удобно когда количество таких списков велико и, тем более, когда заранее неизвестно их возможное количество.

Однако при таком решении приходится специально следить за правильностью обработки начальных элементов массива – элементы с индексами 0 и 1, и остальных элементов массива – элементы с индексами от 2 до М-1. Соответствующее решение показано в предыдущем варианте реализации списка.

Возможность базировать нетипизированный указатель на любую правильно квалифицированную переменную, а, следовательно, и на элемент массива позволяет представить такой массив следующим образом:

		индекс
		M-3
	Незанятая часть массива	…
		N+2
	Указатель N ->	N+1
	Указатель N ->	N-1
	
	Указатель 2 ->	+1
PtrV ->	Указатель 1 ->	0
	Количество элементов в списке N	-1
PtrBase ->	Размер массива М	-2

Рисунок 1.18 – Структура массива указателей, содержащего служебную информацию с индексацией указателей начиная с нуля.

Рассмотрим реализацию предложенного решения для статического массива и динамических массивов, создаваемых с помощью оператора new .

typedef struct ElmList

{

char Name[30];

int Age;

char Address[30];

} TRec;

Объявление переменных:

TRec Rec;

TRec ArrRec[5];

TRec* TpPtrDynArrRecBase; /*типизированный указатель на начало массива записей*/

void* NTPtrDynArrRecBase; /*бестиповый указатель на фактиче-

ское начало массива записей*/

void* NTPtrArrRecV; /*бестиповый указатель на условное нача

ло массива записей*/

void* Ptr;

void* NTPtrList;

TRec* PtrRec; /*типизированный указатель на запись*/

int Base, J, K;

/* I. Работа с указателем на элемент массива ArrRec в статической памяти*/

/*Пример с использованием индексации указателя*/

/*NTPtrArrRecV базируется на элемент внутри статического массива с индексом Base, а позиция Base может рассматриваться как "нулевая" позиция в массиве. Теперь можно выбирать элементы массива:

-сверху от "нулевой" позиции по индексу K, где K = 1, 2, и т.д.

-снизу от "нулевой" позиции по индексу K, где K = -1, -2 и т.д.*/

Base = 2; /*базовый индекс - "нулевая" позиция в массиве*/

NTPtrArrRecV = &ArrRec[Base]; /*нетипизированный указатель на эле- мент массива*/

K = 0; /*индекс элемента массива*/

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert::ToString(Base), S"K=0" )); /*Вывод в listBox базового индекса и индекса

рассматриваемого элемента относительно базового*/

/*Перевод строки char[] в строку System::String*/

String* S1;

S1 = __gc new String((((TRec*)NTPtrArrRecV)[K]).Name);

listBox1->Items->Add(S1); /*Вывод в listBox поля Name К-го элемента

массива относительно базового*/

K = -1;

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert::ToString(Base), S"K =- 1" )); /*Вывод в listBox базового индекса и индекса

рассматриваемого элемента относительно базового*/

S1 = (((TRec*)NTPtrArrRecV)[K]).Name; /*Вывод в listBox поля Name К-го

элемента массива относительно базового*/

listBox1->Items->Add(S1);

K = +1;

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert:: ToString(Base), S"K=+1" )); /*Вывод в listBox базового индекса и индекса

рассматриваемого элемента относительно базового*/

S1 = (((TRec*)NTPtrArrRecV)[K]).Name; /*Вывод в listBox поля Name К-го

элемента массива относительно базового*/

listBox1->Items->Add(S1);

В языках C/C++, как известно, существуют два способа обращения к элементам массива: по индексу и использование адресной арифметики. Первый способ был рассмотрен выше. В настоящий момент более широко используется второй способ доступа к элементам массива.

int m[10];

int * p;

Для того, чтобы получить доступ к 4-му элементу массива нужно выполнить один из двух операторов:

m[3]; /*В языке C++ индексация массива начинается с нуля, поэтому четвертый элемент массива имеет индекс 3*/

или

*(p+3); /* p содержит адрес первого элемента массива типа int, при

увеличении указателя на 1 – получим адрес следующего

элемента базавого типа(в данном случае int), следовательно

оператор (p+3) вернет указатель на четвертый элемент мас-

сива. В таком случае значение p не меняется*/

Для того, чтобы получить доступ к следующему элементу массива, нужно выполнить оператор:

*(++p) /*Здесь указатель сначала получает адрес следующего

элемента массива, а затем с помощью оператора разымено

вания обращамся к этому элементу. Значение p изменилось*/

Аналогично следующие операторы позволяют получить доступ к предыдущему элементу массива:

*(p-1); или *(--p).

/*Пример работы со статическим массивом записей с использо

ванием адресной арифметики*/

/*NTPtrArrRecV базируется на элемент внутри статического массива с индексом Base, а позиция Base может рассматриваться как "нулевая" позиция в массиве. Теперь можно выбирать элементы массива:

-сверху от "базовой" позиции по индексу K, где K = 1, 2, и т.д.

-снизу от "базовой" позиции по индексу K, где K = -1, -2 и т.д.*/

Base = 2; /*базовый индекс - "нулевая" позиция в массиве*/

NTPtrArrRecV = &ArrRec[Base]; /*нетипизированный указатель на элемент

массива*/

K = 0; /*индекс элемента массива*/

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert:: ToString (Base) , S"K=0" ));

String* S1;

S1 = __gc new String(((TRec*)NTPtrArrRecV)->Name); /*Доступ к 0-му элементу

относительно «базы» и перевод

его поля Name в строку типа System::String */

listBox1->Items->Add(S1); /*Вывод 0-го элемента в listBox*/

K = -1;

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert:: ToString (Base) , S"K=-1" ));

S1 = (((TRec*)NTPtrArrRecV) – 1 )->Name; /*Доступ к -1 -му элементу относительно

«базы» и перевод егополя Name в строку типа System::String*/

listBox1->Items->Add(S1); /*Вывод -1 -го элемента в listBox*/

K = +1;

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert:: ToString (Base), S"K=+1" ));

S1 = (((TRec*)NTPtrArrRecV)+1)->Name; /*Доступ к +1 -му элементу относительно

«базы» и перевод его поля Name в строку типа System::String*/

listBox1->Items->Add(S1); /*Вывод +1 -го элемента в listBox*/

/* II. Работа с указателем на элемент массива в динамической памяти*/

/*1. Случай создания динамического массива и работа с типизированным указателем на массив*/

TpPtrDynArrRecBase = new TRec[20]; /*выделение места под массив*/

/*NTPtrArrRecV базируется на элемент внутри динамического массива с индексом Base а позиция Base может рассматриваться как "нулевая" позиция в массиве. Теперь можно выбирать элементы массива:

• снизу от "нулевой" позиции по индексу K, где K = -1, -2 и т.д.

• сверху от "нулевой" позиции по индексу K, где K = 1, 2, и т.д.*/

Base = 2; /*базовый индекс - "нулевая" позиция в массиве*/

NTPtrArrRecV = & TpPtrDynArrRecBase[Base];

K = 0;

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert:: ToString (Base), S"K=0" ));

String* S1;

S1 = __gc new String(((TRec*)NTPtrArrRecV)[0].Name); /*Доступ к 0-му элементу

относительно «базы» и перевод его поля Name в

строку типа System::String */

listBox1->Items->Add(S1); /*Вывод 0-го элемента в listBox*/

K = -1;

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert:: To-

String (Base) , S"K=-1" )); /*Вывод в listBox базового индекса и

индекса рассматриваемого элемента относительно базового*/

S1 = (((TRec*)NTPtrArrRecV)[K]).Name; /*Вывод в listBox поля Name К-го

элемента массива относительно базового*/

listBox1->Items->Add(S1);

K = +1;

listBox1->Items->Add(System::String::Concat(S"Base = ", Convert::ToString(Base),

S"K=+1" )); /*Вывод в listBox базового индекса и индекса

рассматриваемого элемента относительно базового*/

S1 = (((TRec*)NTPtrArrRecV)[K]).Name; /*Вывод в listBox поля Name К-го

элемента массива относительно базового*/

listBox1->Items->Add(S1);

/* 2. Случай создания динамического массива и работа с помощью нетипизированного указателя на массив указателей*/

NtPtrDynArrRecBase = new TRec[20]; /*выделение места под массив*/

/* NtPtrDynArrRecBase – нетипизированный указатель*/

/*NTPtrArrRecV базируется на элемент с индексом Base внутри динамического массива, а позиция Base может рассматриваться как "нулевая" позиция в массиве. Теперь можно выбирать элементы массива:

• снизу от "нулевой" позиции по индексу K, где K = -1, -2 и т.д.

• сверху от "нулевой" позиции по индексу K, где K = 1, 2, и т.д.*/

Base = 2; /*базовый индекс - "нулевая" позиция в массиве*/

NTPtrArrRecV = &((TRec*)NTPtrDynArrRecBase)[Base];

/*Остальные операции по выводу 0-го, -1 – го и +1 – го элементов

массива на экран аналогичны случаю 1, описанному выше.*/

Следует обратить внимание на несколько моментов:

1. Тип всех элементов массива в статической памяти и в динамической памяти, при его создании оператором new, - один и тот же. Однако обращаясь к одному или группе смежных элементов массива через указатели разных типов можно по-разному обрабатывать эти элементы.

2. Ответственность за выход за пределы массива несет программист. Транслятор в языке C++ не выполняет такой контроль.