Операции с указателями

3 Процедуры и функции, работающие с указателями

4 Преобразование типов данных с использованием типизированных указателей.

5 Управление динамической памятью

До настоящего момента мы имели дело с переменными, которые размещаются в па­мяти согласно вполне определенным правилам. Так, память под глобальные переменные программы выделяется в процессе компиляции, и эти переменные существуют в течение всего времени работы программы. Для локальных переменных, описанных в подпро­грамме, память отводится при вызове подпрограммы, при выходе из нее эта память ос­вобождается, а сами переменные прекращают свое существование. Иными словами, рас­пределение памяти во всех случаях осуществляется полностью автоматически. Перемен­ные, память под которые выделяется описанным образом, называют статическими. Под эту категорию подпадают все переменные, объявленные в области описаний программ­ных блоков. Однако Borland Pascal предоставляет возможность создавать новые перемен­ные во время работы программы, сообразуясь с потребностями решаемой задачи, и унич­тожать их, когда надобность в них отпадает.

Переменные, созданием и уничтожением которых может явно управлять програм­мист, называют динамическими. Для более полного понимания механизма работы с дина­мическими переменными следует сначала разобраться в механизме адресации оператив­ной памяти MS DOS.

Указатели.

Наименьшей адресуемой единицей памяти персонального компьютера, построенного на базе микропроцессоров фирмы Intel и их аналогов, являет­ся байт. Таким образом, память представляет собой последовательность ну­мерованных байтов. Для обращения к конкретному байту необходимо знать его номер, который называют его физическим адресом.

Память принято делить на слова, двойные слова и параграфы. Слово имеет длину 2 байта, двойное слово - 4 байта, а параграф - 16 байт.

При работе с памятью используется адресация по схеме «база + смещение» (рис. 7.1). При этом адрес конкретного байта М определяется как адрес некоторого заданного байта Аб (адрес базы) + расстояние до требуемого бай­та Асм (смещение).

В микропроцессорах фирмы Intel (начиная с i8086) в качестве адреса базы используют адреса, кратные 16. Четыре последних бита такого адреса равны 0, и их не хранят, а аппаратно добавляют при вычислении физического адреса.

Непрерывный участок памяти, имеющий длину не более 64 КБ и начинающийся с адреса, кратного 16 (0,16,32, ), называют сегментом. Адрес начала сегмента принимают за базу для всего сегмента. Адрес базы сегмента без последних четырех бит называют сегментным.

Сегментный адрес и смещение имеют размер по 16 бит (слово). Физи­ческий адрес, получаемый при их сложении с учетом отброшенных четырех бит (рис. 7.2), имеет размер 20 бит и может адресовать память объемом 2^20 байт или 1 МБ.

Максимальное смещение равно 2^16-1, что соответствует 64 КБ памяти. Таким образом, относительно одной базы можно адресовать не более 64 КБ памяти, что ограничивает размер сегмента.

Примечание. Современные модели микропроцессоров используют адреса большей дли­ны с отличающейся схемой получения физического адреса, что учитывается версиями Pascal, предназначенным для работы «под Windows», но принцип адресации по схеме «база+смещение» используется и там.

Программа и данные хранятся в памяти фрагментами, каждый из кото­рых расположен в своем сегменте. Различают три вида сегментов: кодов, данных и стека. В сегментах кодов хранится собственно программа. В сег­ментах данных размещаются глобальные переменные и константы. Сегмент стека интенсивно используется в процессе выполнения программы: при вы­зове подпрограмм в стек записывается адрес возврата, в нем размещаются локальные переменные, копии параметров-значений, адреса параметров-пе­ременных и параметров-констант и т.п.

В процессе работы сегментные адреса хранятся в специальных сегмент­ных регистрах:

Доступ к конкретным участкам сегмента осуществляется через соответствующие смещения. При записи адреса в память отдельно сохраняются сегментный адрес и смещение (рис. 7.3).

В Borland Pascal для работы с адресами ис­пользуется специальный тип данных - указа­тель. Данные этого типа включают два поля типа word и хранят соответственно сегментный адрес и смещение.

Различают указатели двух типов: типизированные и нетипизированные.

Типизированные указатели содержат адреса, по которым в памяти раз­мещаются данные определенных типов. Используя эти указатели с данными указанных типов, можно выполнять операции, предусмотренные базовым типом. Синтаксическая диаграмма объявления типизированного указателя приведена на рис. 7.4.

Например:

или без предварительного объявления типа:

Нетипизированные указатели хранят просто адреса, которые не связа­ны с данными конкретных типов. Для их объявления используют зарезерви­рованное слово pointer.

Например:

Указатели –– единственное исключение из общего правила, согласно ко­торому все ресурсы перед использованием должны быть описаны. Для них допускаются описания вида:

Для указателей, которые не хранят ни­каких адресов, введена константа «нулевой адрес» с именем nil. Константу nil можно присваивать указателю любого типа.