- •Программирование на языке Delphi.
- •1. Краткий экскурс в историю
- •1.1. Языки программирования
- •1.2. Объектно-ориентированное программирование
- •1.3. Визуальное программирование
- •1.4. Среда программирования Delphi
- •1.5. Технология Java
- •1.6. Среда программирования Kylix
- •1.7. Технология .Net
- •... И опять среда Delphi
- •2. Основы языка Delphi
- •2.1. Алфавит
- •2.1.1. Буквы
- •2.1.2. Числа
- •2.1.3. Слова-идентификаторы
- •2.1.4. Комментарии
- •2.2. Типы данных
- •2.2.1. Понятие типа данных
- •2.2.2. Простые типы данных
- •Целочисленные типы данных
- •Вещественные типы данных
- •Временной тип данных
- •Символьные типы данных
- •Булевские типы данных
- •Определение новых типов данных
- •Перечисляемые типы данных
- •Интервальные типы данных
- •2.3. Данные
- •2.3.1. Константы
- •2.3.2. Переменные
- •2.4. Операции
- •2.4.1. Выражения
- •2.4.2. Арифметические операции
- •2.4.3. Операции отношения
- •2.4.4. Булевские операции
- •2.4.5. Операции с битами (эта часть пока не нужна)
- •2.4.6. Очередность выполнения операций
- •2.5. Строки
- •2.5.1. Строковые значения
- •2.5.2. Строковые переменные
- •2.5.3. Операции над строками
- •2.5.4. Стандартные процедуры и функции для работы со строками
- •2.6. Операторы
- •2.6.1. Общие положения
- •2.6.2. Простые операторы
- •Оператор присваивания
- •Оператор вызова процедуры
- •Пустой оператор
- •Оператор безусловного перехода
- •2.6.3. Структурированные операторы
- •Составной оператор
- •Оператор ветвления if
- •Оператор множественного выбора case
- •Оператор повтора for
- •Оператор повтора repeat
- •Оператор повтора while
- •2.6.4. Прямая передача управления в операторах повтора
- •2.7. Подпрограммы
- •2.7.1. Общие положения
- •2.7.2. Объявление процедур и функций
- •Список формальных параметров
- •Локальные объявления
- •Тип возвращаемого значения
- •Соглашения о вызове подпрограмм
- •2.7.3. Вызов процедур и функций
- •2.7.4. Перегрузка процедур и функций
- •2.7.5. Рекурсивные подпрограммы
- •2.7.6. Упреждающее объявление процедур и функций
- •2.7.7. Процедурные типы данных
- •2.7.8. Стандартные процедуры и функции
- •2.8. Структура программных единиц
- •2.8.1. Структура файла проекта
- •Заголовок программы
- •Подключение модулей
- •Программный блок
- •2.8.2. Структура модуля
- •2.8.3. Стандартные модули языка Delphi
- •2.8.4. Область действия идентификаторов
- •2.9. Массивы
- •2.9.1. Статические массивы
- •2.9.2. Работа с массивами
- •2.9.3. Массивы в параметрах процедур и функций
- •2.9.4. Уплотнение структурных данных в памяти
- •2.9.5. Динамические массивы
- •2.10. Множества
- •2.10.1. Объявление множества
- •2.10.2. Операции над множествами
- •2.10.3. Стандартные процедуры для работы с множествами
- •2.11. Записи
- •2.11.1. Объявление записи
- •2.11.2. Операции над записями
- •2.11.3. Записи с вариантами
- •2.12. Файлы
- •2.12.1. Понятие файла
- •2.12.2. Работа с файлами
- •2.12.3. Стандартные подпрограммы управления файлами
- •2.13. Переменные с непостоянным типом значений
- •2.13.1. Тип данных Variant
- •2.13.2. Значения переменных с типом Variant
- •2.13.3. Variant в выражениях
- •2.13.4. Преобразование вариантов к другим типам данных
- •2.13.5. Подпрограммы для работы с вариантами
- •2.13.6. Вариантные массивы
- •2.14. Указатели
- •2.14.1. Понятие указателя
- •2.14.2. Стандартные указательные типы
- •2.14.3. Динамическое распределение памяти
- •2.14.4. Операции над указателями
- •2.14.5. Процедуры GetMem и FreeMem
- •2.15. Представление строк в памяти
- •2.16. Нуль-терминированные строки
- •2.17.1. Встроенный ассемблер
- •2.17.2. Подключение внешних подпрограмм
- •Delphi 6 в подлиннике
- •Часть I. Введение в delphi 6
- •Глава 1. Среда Delphi 6
- •Глава 2. Язык Object Pascal
- •Глава 3. Использование визуальных компонентов
- •Глава 4. Форма - главный компонент приложения
- •Глава 20. Реляционный способ доступа к данным
- •Глава 21. Работа с отчетами
- •Глава 22. Инструментальные средства
- •Часть V. Удаленные базы данных
- •Глава 23. Введение в работу с удаленными базами данных
- •Глава 24. Работа с удаленными базами данных
- •Глава 25. Инструментальные средства для
- •Глава 26. Трехуровневые приложения
- •Часть VI. Публикация баз данных в интернете
- •Глава 27. Введение в технологии публикаций
- •Глава 28. Web-приложения, серверы и интерфейсы
- •Глава 29. Публикация баз данных средствами Delphi
2.15. Представление строк в памяти
В некоторых случаях динамическая память неявно используется программой, например для хранения строк. Длина строки может варьироваться от нескольких символов до миллионов и даже миллиардов (теоретический предел равен 2 ГБ). Тем не менее, работа со строками в программе осуществляется так же просто, как работа с переменными простых типов данных. Это возможно потому, что компилятор автоматически генерирует код для выделения и освобождения динамической памяти, в которой хранятся символы строки.
1. Физически переменная строкового типа представляет собой указатель на область динамической памяти, в которой размещаются символы. Например, переменная S на самом деле представляет собой указатель и занимает всего четыре байта памяти (SizeOf(S) = 4):
var S: string; // Эта переменная физически является указателем |
При объявлении этот указатель автоматически инициализируется значением nil. Оно показывет, что строка является пустой. Функция SetLength, устанавливающая размер строки, на самом деле резервирует необходимый по размеру блок динамической памяти и записывает его адрес в строковую переменную:
SetLength(S, 100); // S получает адрес распределенного блока динамической памяти |
2. За оператором присваивания строковых переменных на самом деле кроется копирование значения указателя, а не копирование блока памяти, в котором хранятся символы.
S2 := S1; // Копируются лишь адреса |
3. Такой подход весьма эффективен как с точки зрения производительности, так и с точки зрения экономного использования оперативной памяти. Его главная проблема состоит в том, чтобы обеспечить удаление блока памяти, содержащего символы строки, когда все адресующие его строковые переменные прекращают свое существование. Эта проблема эффективно решается с помощью механизма подсчета количества ссылок (reference counting). Для понимания его работы рассмотрим формат хранения строк в памяти подробнее.
Пусть в программе объявлены две строковые переменные:
Var S1, S2: string; // Физически эти переменные являются указателями |
И пусть в программе существует оператор, присваивающий переменной S1 значение некоторой функции:
S1:=’hello’; // В S1 записывается адрес считанной строки |
Для хранения символов строки S1 по окончании ввода будет выделен блок динамической памяти. Формат этого блока после ввода значения 'Hello' показан на рисунке:
Рисунок. Представление строковых переменных в памяти
Как можно заметить, блок динамической памяти, выделенный для хранения символов строки, дополнительно содержит два поля, расположенных перед первым символом (по отрицательным смещениям относительно строкового указателя). Первое поле хранит количество ссылок на данную строку, а второе — длину строки.
Если в программе встречается оператор присваивания значения одной строковой переменной другой строковой переменной,
S2 := S1; // Теперь S2 указывает на тот же блок памяти, что и S1 |
то, как мы уже сказали, копия строки в памяти не создается. Копируется только адрес, хранящийся в строковой переменной, и на единицу увеличивается количество ссылок на строку (рисунок).
Рисунок. Результат копирования строковой переменной S1 в строковую переменную S2
При присваивании переменной S1 нового значения (например, пустой строки):
S1 := ''; |
количество ссылок на предыдущее значение уменьшается на единицу (рисунок).
Рисунок. Результат присваивания строковой переменной S1 нового значения (пустой строки)
Блок динамической памяти освобождается, когда количество ссылок на строку становится равным нулю. Этим обеспечивается автоматическое освобождение неиспользуемой памяти.
4. Интересно, а что происходит при изменении символов строки, с которой связано несколько строковых переменных? Правила семантики языка требуют, чтобы две строковые переменные были логически независимы, и изменение одной из них не влияло на другую. Это достигается с помощью механизма копирования при записи (copy-on-write).
Например, в результате выполнения операторов
S1 := S2; // S1 указывает на ту же строку, что и S2 S1[3] := '-'; // Автоматически создается копия строки |
получим следующую картину в памяти (рисунок):
Рисунок. Результат изменения символа в строке S1
Работая сообща, механизмы подсчета количества ссылок и копирования при записи позволяют наиболее эффективно работать со строками. Это как раз тот случай, когда простота и удобство сочетается с мощью и эффективностью.
Все, что было сказано выше о представлении в памяти строк, относится только к строкам формата AnsiString. Строки формата WideString тоже хранятся в динамической памяти, но для них не поддерживаются механизм подсчета количества ссылок и механизм копирования по записи. Операция присваивания строковых переменных формата WideString означает выделение нового блока динамической памяти и полное копирование в него всех символов исходной строки. Что же касается коротких строк, то они целиком хранятся по месту объявления: или в области данных программы (если это глобальные переменные), или на стеке (если это локальные переменные). Динамическая память вообще не используется для хранения коротких строк.