Статические (стандартные) массивы

5.2.1 Вектор

Объявление вектора или одномерного массива имеет следующий общий вид (здесь и в дальнейшем используем рекомендацию, в соответствии с которой структурированный пользовательский тип объявляется отдельно от объявления переменной этого типа):

Type

<имя типа> = Array[<ограниченный тип>] Of <тип элементов>;

Var <имя массива> : <имя типа>;

Например:

Type

TarrVect = Array[-2..10] Of Integer;

TarrStudent = Array[0..100] Of TStudent;

TStroka = Array[0..10]OfChar;

Var A, B: TarrVect;

arrStudent: TarrStudent;

S: TStroka;

Здесь объявлены два одинаковых массива A и B, все элементы которого имеют тип Integer, и один массив arrStudent, с базовым типом TarrStudent, объявленным в подразделе 5.2. Количество элементов в каждом массиве A и B равно 13, массив arrStudent содержит 101 элемент. Массив символов S - это фактически строка, с ним можно обращаться как со строкой.

В рассмотренных примерах индексы были заданы ограниченным целым типом. Так чаще всего и бывает, но это не обязательно. Для индексации массива могут использоваться любые ограниченные или перечислимые типы. Можно определить массив arrColor следующим образом:

Type

Color = (Red, Green, Blue);

Var arrColor: Array [Color] Of Real;

Теперь можно обратиться, например, ко второму элементу вектора arrColor как arrColor[Green].

Не запрещается задавать индекс символами.

Физическая структура вектора представляется в ма­шинной памяти последовательностью одинаковых по длине участков памяти (слотов), каждый из кото­рых предназначен для хранения одного элемента вектора. Обычно элементы вектора располагаются в памяти в по­рядке возрастания адресов соответствующих им слотов. Дескриптор вектора может содержать такие поля, как имя вектора, адрес в памяти его начально­го элемента (т. е. первого слота), нижняя и верхняя грани­цы индекса, тип элемента и размер слота. Физическая структура вектора A, объявленного выше, показана на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Пример физической структуры вектора с базовым типом Integer

При доступек любому элементуимя вектора и текущий индекс элемента преобразуются в физический адрес слота, в котором располагается этот элемент. Как видно из рисунка5.1, ло­гическая и физическая структуры вектора совпадают, и то и другое - линейные последовательности элементов. Если в логической структуре при переходе от одного элемента к другому последовательному элементу индекс изменяется на единицу, то при переходе между последовательными элементами в физической структуре, адрес изменяется на величину, равную размеру слота базового типа.

5.2.2 Многомерные статические массивы

Как было отмечено выше, вектор - это одномерный массив. Во всех языках программирования можно объявлять и многомерные массивы, т. е. массивы, элементами которых являются массивы. Например, двумерный массив можно объявить следующим образом:

Type TarrMatr = Array[0..5]Of Array[0..3] Of Word;

Var X: TarrMatr;

То же самое можно объявить более компактно:

Type TarrMatr = Array[0..5, 0..3] Of Word;

Var X: TarrMatr;

Доступ к значениям элементов многомерного массива обеспечивается с помощью имени переменной типа «массив» и индексов, перечисляемых через запятую, например, X[3, 0]. Количество указываемых индексов должно быть равно размерности массива: для доступа к элементу М-мерного массива необходимо указать М индексов.

Все элементы массива имеют один и тот же тип. В отличие от вектора для массива общего вида преобразование логической структуры в физическую имеет более сложный вид. Это преобразование выполняется путем линеаризации, в ходе которой М-мерная логическая структура массива преобразуется в одномерную физиче­скую структуру, представляющую собой линейно упорядо­ченную последовательность слотов. Такое преобразование реализуется с помощью подходящей функции упорядочения, аргументом которой является упорядоченный набор индек­сов элемента, а значением - адрес соответствую­щего слота. Например, если последовательность однотипных элементов трактуется как двумерный массив, и нижние границы индексов i и j равны 0, то адрес (i, j)-элемента матрицы вычисляется с помощью следующей функции упорядочения:

Адрес(i, j) = база + Nrow * SizeOf(Element) * i + j,

где база - адрес начального элемента массива,

Nrow - количество элементов в строке,

SizeOf(Element) - размер слота элемента в байтах,

Хотя физическая структура М-мерного массива при линейном упорядочении его элементов в памяти совпадает с физической структурой вектора, дескриптор массива отличается от дескриптора вектора. В частности, в полях дескриптора массива может содержаться следующая ин­формация:

- поле типа структуры;

- поле имени массива, например, Matr;

- поле, содержащее размерность массива;

- адрес массива в памяти (база);

- поля, содержащие пары граничных значений индек­сов, число этих полей равно размерности массива;

- поля, содержащие специальные индексные множите­ли (их число равно размерности массива), необходи­мые для использования в функции упорядочения;

- поле базового типа массива;

- поле, содержащее размер слота для элемента.

Для массивов в Delphi определена операция присваивания. Если два массива A и B типа TarrVect определены, с помощью нотаций, приведенных в п. 5.2.1, то в результате выполнения оператора

A:= B;

значения элементов массива В скопируются в элементы массива А.

Но если объявить массивы как

Var A: Array[-2..10] Of Integer;

B: Array[-2..10] Of Integer;

то при попытке присваивания A:= B компилятор Delphi выдаст сообщение об ошибке несовместимости типов. Дело в том, что компилятор считает, что переменные имеют один и тот же тип только в случае, если они объявлены в одном и том же списке или они явно определены через некоторый поименованный тип. Это еще один аргумент в пользу использования имен типов в описаниях структурированных переменных.

5.2.3 Свойства статических массивов

Статические массивы характеризуются следующими свойствами:

- постоянство структуры в течение всего времени ее существования,

- смежность элементов и непрерывность области па­мяти, отводимой сразу для всех элементов структуры.

- простота и постоянство отношений между элемента­ми структуры, позволяющие исключить информацию об этих отношениях из области памяти, выделенной для эле­ментов структуры, и хранить ее в компактной форме в де­скрипторах.