9740

Ссылочные типы данных (указатели)

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Ссылочные типы данных (указатели) Переменные рассмотренных ранее типов данных называют статическими, так как по имени переменной осуществляется обращение к заранее (во время трансляции) зарезервированной области памяти. Иногда возникает необходимо...

Русский

2013-03-15

62 KB

6 чел.

Ссылочные типы данных (указатели)

Переменные рассмотренных ранее типов данных называют статическими, так как по имени переменной осуществляется обращение к заранее (во время трансляции) зарезервированной области памяти. Иногда возникает необходимость в динамическом порождении объектов и размещении их в памяти ЭВМ во время выполнения программы. Такая ситуация может встретиться, когда количество объектов в программе заранее не известно и отвести достаточное место в памяти невозможно.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕМЕННЫЕ

Динамическая переменная не указывается явно в описаниях переменных и у нее нет имени. Для доступа к динамическим переменным предназначены переменные специального типа данных, называемого ссылочным. Ссылочный тип данных задается как ^<тип>. Переменная ссылочного типа может указывать на динамические объекты только заданного типа. Например, описание

TYPE T=^INTEGER;

VAR A:T;

 B:^REAL;

означает, что ссылочная переменная А указывает на динамические объекты целого типа, а ссылочная переменная В - на динамические объекты вещественного типа.

Ссылочной переменной может быть присвоено "пустое" значение адреса, обозначаемое служебным словом NIL. Оператор присваивания A:=NIL означает, что ссылочная переменная А не указывает ни на один динамический объект. Память под переменные А и В отводится на этапе трансляции.

Для порождения динамических объектов предназначена стандартная процедура NEW(A), где А–параметр ссылочного типа. После работы процедуры NEW(A) переменная А получает значение ссылки на порожденный объект. Чтобы получить доступ к динамически выделенной памяти, необходимо написать А^, что означает "идти по адресу, хранящемуся в А". Например, во фрагменте программы

VAR X,Y: ^INTEGER;

...

NEW(X); X^: = 13; Y: = X;

WRITELN(Y^); WRITELN(X^+20);

...

сначала динамически порождается объект целого типа. Это означает, что выделяется место в памяти, но ничего туда не заносится. При этом переменной ссылочного типа X присваивается значение адреса динамического объекта. Оператор присваивания X^: = 13 заносит целое число 13 в динамическую переменную. Ссылочная переменная Y может содержать адрес любого объекта целого типа, поэтому правомерен оператор присваивания Y:=X. Он заносит в переменную Y значение того же адреса, что хранится в переменной X. Первый оператор печати выведет целое число 13, а второй - число 33. Но при этом целочисленное значение, хранящееся в динамической переменной, не изменится (рис. 1).

Рис. 1

Для уничтожения динамических объектов служит стандартная процедура DISPOSE(X), где X - переменная ссылочного типа. После окончания работы процедуры ссылочной переменной X присваивается значение NIL, а память, занимаемая динамической переменной, освобождается.

{Sample code for the New and Dispose procedures.}

type

 Str18 = string[18];

var

 P: ^Str18;

begin

 New(P);

 P^ := 'Now you see it...';

 writeln(p^);

 Dispose(P);  { Now you don't... }

end.

Указатель – это переменная, содержащая не сами данные, а адрес в памяти, где эти данные находятся.

Описанные выше указатели связаны с некоторым типом данных. Поэтому их называют типизированными указателями.

В Паскале можно объявлять указатель и не связывать его при этом с каким-либо конкретным типом данных. Для этого служит стандартный тип Pointer, например:

var

р:   Pointer;

Указатели такого рода называются нетипизированными. Поскольку нетипизированные указатели не связаны с конкретным типом, с их помощью удобно динамически размещать данные, структура и тип которых меняются в ходе работы программы.

Как уже говорилось, значениями указателей являются адреса переменных в памяти, поэтому следовало бы ожидать, что значение одного указателя можно передавать другому. На самом деле это не совсем так. В Паскале можно передавать значения только между указателями, связанными с одним и тем же типом данных. Если, например,

var

pI1,pI2:^Integer;

pR: ^Real;

p:  Pointer;

то присваивание

pIl   := pI2;

вполне допустимо, в то время как

pIl   := pR;

запрещено, поскольку pI1 и pR указывают на разные типы данных. Это ограничение, однако, не распространяется на нетипизированные указатели, поэтому мы могли бы записать

p := pR;

pIl := р;

и тем самым достичь нужного результата.

Динамические списковые структуры

Наиболее часто ссылочные типы данных применяют для организации динамических списковых структур. К ним относятся очереди, списки, деревья и подобные структуры. Здесь рассматриваются только однонаправленные списки.

Для задания списковых структур необходимо определить объект комбинированного типа, в состав которого входит ссылка на объект данного типа. В языке ПАСКАЛЬ разрешено определять ссылки на объекты до описания объектов, следовательно,

TYPE  my_pointer=^element;

  data = my_data_type;

  element = RECORD

    C: my_pointer;

    D: data

  END;

Определив таким образом ссылочный тип, можно, например, построить связанный однонаправленный список (Рис. 2).

Рис. 2

Указатель НАЧ содержит ссылку на первый элемент списка. Каждый элемент списка содержит поле С–ссылку на следующий элемент – и поле данных D, которое, в свою очередь, может быть достаточно сложной структурой. Поле ссылки последнего элемента списка содержит пустую ссылку (NIL). Двигаясь по указателям (ссылкам), можно последовательно просмотреть весь список. Если из списка необходимо удалить любой элемент, кроме первого, то для этого достаточно изменить поле ссылки предыдущего элемента.

Рис. 3.

На рис. 3 показано исключение из списка элемента F. Для этого адрес элемента В, который хранился в поле ссылки элемента F, записывается в поле ссылки элемента А, после чего элемент А будет указывать на В, а элемент F станет недоступным, так как на него никто не ссылается.

Пусть ПРЕД - переменная ссылочного типа, содержащая ссылку на элемент, предшествующий удаляемому. Тогда, чтобы осуществить операцию исключения, достаточно выполнить следующий оператор присваивания:

ПРЕД^.С: = ПРЕД^.С^.С

Правая часть оператора присваивания читается так: идти по ссылке, хранящейся в ПРЕД, взять ссылку из поля С, идти по ней, взять ссылку из поля С удаляемого элемента. Полученное ссылочное значение записывается в поле С элемента, предшествующего удаляемому.

Чтобы вставить элемент в произвольное место связанного списка, кроме начала, также необходимо изменить только значения указателей. Сами элементы списка при этом не перемещаются. Например, на рис. 4 показано включение в связанный список элемента X.

Рис.  4

Пусть ссылочная переменная ПОС указывает на элемент, после которого необходимо вставить в список элемент X. На элемент X указывает ссылочная переменная НОВ. Операция вставки реализуется двумя операторами присваивания:

HOB^.C: = ПOC^.C;

ПОС^.C:=HOB

Первый оператор заносит в поле ссылки вставляемого элемента ссылочное значение, указывающее на элемент В и содержащееся ранее в F. Второй оператор записывает в поле ссылки элемента F ссылку на вставляемый элемент.

Рис. 5

Для добавления в конец списка элемента X (рис. 5) достаточно найти последний элемент списка (у него поле ссылки имеет значение NIL) и переслать в его поле ссылки указатель на добавляемый элемент. При этом поле ссылки добавляемого элемента должно содержать NIL.

Эти действия реализуются операторами

HOB^.C: = NIL; ПОC^.С: = НОВ;

Приведенный пример является частным случаем добавления элемента в список.

Рис. 6

Обычно при построении связанных списков вводят ссылочную переменную, указывающую на начало списка, на его первый элемент. Поэтому при удалении первого элемента (рис. 6.а) или при вставке нового элемента в начало списка (рис. 6.б) необходимо переопределять не указатель предыдущего элемента, как в рассмотренных выше примерах, а значение начального указателя.

Операция удаления реализуется одним оператором НАЧ: = НАЧ^.С, а операция вставки - двумя операторами: НОВ^.С: = НАЧ; НАЧ: = НОВ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21322. Жестовые методики ввода информации в интерактивных системах компьютерной визуализации 41 KB
  Трёхмерность, особенно в случае использования средств виртуальной реальности или “больших” экранов (то есть экранов, диагональ которых измеряется метрами, а количество пикселей – десятками миллионов) требует и новые средства ввода и связанные с ними новые пользовательские интерфейсы
21324. Криптографическая защита информации 144.5 KB
  Кpиптоанализ исследование возможности расшифровывания информации без знания ключей.Шеннона €œТеория связи в секретных системах€ стала началом новой эры научной криптологии с секретными ключами. Классификация криптографических систем Тайнопись Криптография с ключом Симметричные криптоалгоритмы Шифры перестановки Шифры замены подстановки Простой замены Сложной замены Сложные составные шифры Асимметричные криптоалгоритмы Комбинированные гибридные криптосистемы Тайнопись Отправитель и получатель производят над сообщением...
21325. Симметричное и асимметричное шифрование 1.88 MB
  Шифрование это преобразование данных в нечитабельную форму используя ключи шифрования расшифрования дешифрования. Она состоит из: одного или более алгоритмов шифрования математических формул; ключей используемых этими алгоритмами шифрования; системы управления ключами; незашифрованного текста; и зашифрованного текста шифртекста. Существуют две методологии криптографической обработки информации с использованием ключей симметричная и асимметричная. Симметричная секретная методология где и для шифрования и для расшифровки...
21326. Межсетевой экран 214 KB
  Владелец компьютера имеющего выход в Internet устанавливает межсетевой экран чтобы предотвратить получение посторонними конфиденциальных данных хранящихся на защищаемом компьютере рис. Если с другой стороны это приложение таково что по вашему мнению оно не должно взаимодействовать с другим компьютером например текстовый редактор или новая игра загруженная из Internet то скорее всего вы создадите правило которое будет блокировать передачу пакетов этим приложением. Но тем не менее самой защищенной является сеть которая...
21327. Основные понятия информационной безопасности 59 KB
  Информация и формы ее существования на объекте Информация Сведения о лицах предметах фактах событиях явлениях и процессах независимо от формы их представления закон об информации Информация это то что дает возможность получателю логически сформулировать или изменить представление о некоторой структуре образ схема модель. Информация Сведения раскрываемые технической разведкой через демаскирующие признаки объектов защиты или путем несанкционированного доступа к техническим средствам обработки информации. Справочник ВНИИ...
21328. СИСТЕМА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ 80 KB
  Винахід (корисна модель) - це результат інтелектуальної діяльності людини в будь-якій сфері технології. Винахід (корисна модель) може бути секретним, якщо містить інформацію, віднесену до державної таємниці.
21329. Политика информационной безопасности 174 KB
  Лекция: Политика Рассмотрены вопросы политики информационной безопасности методика разработки политик создания развертывания и эффективного использования. Наверное самая неинтересная часть профессиональной работы в сфере информационной безопасности это разработка политики. Но политика имеет огромное значение для организации и вероятно является наиболее важной работой отдела информационной безопасности. Таким образом политика выполняет две основные функции: определяет безопасность внутри организации; определяет место каждого служащего...
21330. Протоколирование и аудит 94.5 KB
  Реализация протоколирования и аудита решает следующие задачи: обеспечение подотчетности пользователей и администраторов; обеспечение возможности реконструкции последовательности событий; обнаружение попыток нарушений информационной безопасности; предоставление информации для выявления и анализа проблем. Разумный подход к упомянутым вопросам применительно к операционным системам предлагается в Оранжевой книге где выделены следующие события: вход в систему успешный или нет; выход из системы; обращение к удаленной системе; операции с...