Документ без названия
Статическое и динамическое распределение памяти. Понятие указателя. Процедуры управления heap-областью. Описание и обработка динамических массивов. Все переменные, которые описываются в разделе var называются статическими. При выполнении программы каждой такой переменной отводится соответствующее число ячеек памяти, которые закрепляются за переменными на все время работы программы. Динамические переменные могут создаваться и ликвидироваться по мере необходимости. В процессе работы программы для них выделяется и освобождается память необозначенная именем конкретной переменной. Для работы с этой памятью используются ссылки. Динамически распределяемая область памяти - это оперативная память компьютера, предоставляемая программе за вычетом памяти, занимаемой самим телом программы, сегментом данных и сегментом стека Распределение памяти: Верхняя граница 1 FreePtr, находится список записей регистрирующих наличие свободного пространства в динамической памяти 2 HeapPtr, свободная область 3HeapOrg, SSeg, область динамической памяти, которая распределяется начиная с переменной HeapOrg в сторону увеличения адресов; управление распределением ведется через список свободных областей 4Область для загрузки оверлейных программ 5Область памяти для сегмента стека, распределяемая в сторону уменьшения адресов 6 Для хранения глобальных переменных 7DSeg,для типизированных констант 8System,сегмент кода модуля System 9Uses,остальные модули, которые используются в программе 10Uses, остальные модули, которые используются в программе 11Uses, область хранения кода основной программы 12Префикс программного сегмента Сегмент стека следует за сегментом данных. Значение сегмента стека остается постоянным и возвращается при вызове функции SSeg. Получить значение сегмента данных можно при вызове функции DSeg. Стек служит для передачи параметров при вызове процедур и функций. В нем на протяжении всего времени выполнения программы сохраняет критические значения, размещает все локальные переменные, а также, за счет использования пространства стека, обеспечивает вложенность процедуры в функции. Неправильное использование стека может привести к перекрытию сегментов, что приведет к нарушению целостности данных. Чтобы этого не произошло, необходимо четко определять размер рабочего стека программы и обращения к нему. Для этого служит директива {$S} – это директива компилятора, которая определяет отсутствие перекрытий. После отладки программы эту директиву можно убрать. Объем динамической памяти для программы определяется директивой {$M}. Общий вид директивы: {$M размер стека, min размер Heap, max размер Heap} 16Кb (0) (вся свободная память) Указатель - переменная целого типа, которая интерпретируется как адрес байта памяти, содержащего некоторый элемент данных. Это может быть переменная, константа, адрес другой переменной. Описание и инициализация указателей: Var Num: integer; Таким образом резервируется область памяти, к которой можно обратиться по имени. Адрес, по которому находится в памяти эта переменная, можно определить с помощью оператора @:
P1:=@Num; Таким образом в Р1 будет записан адрес памяти, по которому находиться переменная Num. Адрес представляет собой два 16-тиразрядных слова: (ВА:BS) – (сегмент: смещение):
Сегмент - участок памяти длиной 64 Kb, который начинается с физического адреса, значение которого кратно 16 Смещение - число, которое определяет номер байта в сегменте, к которому необходимо обратиться Чаще всего указатели применяются в следующих случаях: когда программа должна работать с большими объемами машинных данных если во время компиляции программы используются данные, объем памяти для хранения которых заранее не известен (строки, массивы) если в программе используется буфер памяти для временного хранения данных, т.е. когда нет необходимости сохранять временные данные если программа работает со ссылочными типами данных если программа использует динамические структуры данных Указатели бывают: типизированные (связаны с некоторым типом данных) Var P:^ integer; {объявление указателя на значение целого типа} В некоторых случаях указатели могут ссылаться на еще необъявленные типы данных: TYPE P1P=^ integer; Var P1:^ integer; Это дает возможность организовать хранение данных в виде списка, каждый элемент которого содержит указатели на следующий и предыдущий элементы и позволяет легко находить необходимые данные нетипизированные (не связаны с определенным типом данных) Var P2:pointer; Эти указатели используются для динамического размещения данных, структура и тип которых изменяются в ходе выполнения программы. Для указателей допустимы только операции сравнения и присваивания. Указателю можно присвоить: содержимое другого указателя, имеющего тот же тип константу NIL – пустой указатель адрес памяти, определенный с помощью оператора @ адрес возвращаемый функцией PTR Пример 1. Var P1, P2:^ integer; … Num: integer; Begin P1:= NIL; P1:= P2; P2:= @ Num; … Num^:=7; Существует два основных метода работы с динамически распределяемой областью памяти: с помощью процедур New, Dispose с помощью процедур GetMem, FreeMem Вся динамическая память может рассматриваться как массив состоящий из байтов. Heap область размещается в памяти компьютера за область памяти, которую занимает тело программы. Для работы с динамической памятью существует ряд стандартных переменных: Переменная Назначение HeapOrg Cтандартная переменная-указатель – является нижней границей динамической памяти и содержит абсолютный адрес начала динамической памяти. HeapEnd Cтандартная переменная-указатель для верхней границы HeapPtr Cтандартная переменная-указатель содержит текущее значение указателя, разделяет занятую и свободную части Heap-области. В зависимости от выделения или освобождения памяти система передвигает указатель HeapPtr вверх или вниз. FreePtrХранит адрес нижней границы участка памяти, расположенного в верхних адресах DOS. Этот участок содержит список записей, регулирующих наличие свободной памяти в Heap-области. Каждая запись этого списка содержит всю информацию о размещении соответствующей динамической переменной в памяти. Пример 2. Процедура создает новую динамическую переменную того типа, на который ссылается указатель и устанавливает указатель таким образом, чтобы он указывал на эту переменную. Var P1:^ integer; P2:^ string; … Begin New(P1); New(P2); … Пример 3. Значением любого указателя является адрес. Чтобы получить доступ к данным по этому адресу: Var P1, P2:^ integer; … Begin New(P1); New(P2); P1^:= 7; P2^:= 7*2; Над динамически распределяемыми данными можно производить различные операции: Пример 4. P1^:= 2*P2^+(P2^-3)*3; Нельзя присвоить указателю значение или значению указатель: Пример 5. Так нельзя: P1:= 5*P2^ P1^:=P2 Динамический массив - массив, размер которого может меняться во время исполнения программы Объявление ИнициализацияПример Type Mas= Array [1..1000] of integer; Var P:^ Mas; {P – указатель на динамический массив, который описан типом Mas} … For i:= 1 to 1000 do Begin P^[i] := I; Write (P^); end; Cоздать вещественный массив из 10000 чисел, заполнить его случайным образом. Вычислить среднее значение массива, очистить память. Тоже сделать для массива из целых чисел Type MasInt = array [1..10000] of integer; MasReal = array [1..10000] of real; Var Pint: ^ MasInt; PReal: ^ MasReal; I, mid: longiht; Midr: real; Begin Midr:= 0; mid:= 0; Randomize; New(Preal); For i:= 1 to 10000 do Begin Preal^[i]:= Random; Midr:= midr+Preal^[i]; End; Dispose(Preal); New(Pint); For i:=1 to 10000 do Begin Pint^[i]:= random(2100)-100; Mid:= mid+Pint^[i]; End; Dispose(Pint); Writeln ('Среднее целое', mid div 10000); Writeln ('Среднее вещественное', midr div 10000); End.