Delphi 的动态数组
传统的Pascal 语言其数组大小是预先确定的,当你用数组结构声明数据类型时,你必须指定数组元素的个数。专业程序员也许知道些许动态数组的实现技术,一般是采用指针,用手工分配并释放所需的内存。
Delphi 4中增加了非常简单的动态数组实现方法,实现过程效仿我前面讲过的动态长字符串。与长字符串一样,动态数组的内存动态分配并且引用记数,不过动态数组不支持 copy-on-write 技术。这不是个大问题,因为你可以把变量值设置为nil释放数组内存。
这样你就可以声明一个不指定元素个数的数组,并用SetLength 过程给数组分配一个特定大小的内存,SetLength 过程还可以改变数组大小而不影响其内容,除此外还有一些字符串过程也可用于数组,如Copy 函数。
以下摘录的代码突出了一点,这就是:定义数组后必须先为它分配内存,然后才能开始使用:
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
Array1: array of Integer;
begin
Array1 [1] := 100; // error
SetLength (Array1, 100);
Array1 [99] := 100; // OK
...
end;
如果你只定义一个数组元素个数,那么索引总是从0开始。Pascal 中的普通数组既能用不为零的下标,也能用非整数的下标,但动态数组均不支持这两种下标。象普通数组一样,你可以通过Length、High和Low 函数了解到动态数组的状况,不过对于动态数组,Low 函数返回值总是0,High函数返回数组大小减1,这意味着空的动态数组其函数High返回值是-1,这是一个很怪的值,因为它比Low的返回值还小。
图 8.1: 例 DynArr 窗体
以上作了简短的介绍,现在举个简例,例名DynArr ,见图8.1。例子实在是很简单,其实动态数组没有什么特别复杂地方。我想通过该例说明几个程序员可能犯的错误。程序中声明了两个全程数组并在OnCreate 事件中初始化了第一个数组:
var
Array1, Array2: array of Integer;
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
// allocate
SetLength (Array1, 100);
end;
这样就把数组所有值设置为0。完成这段代码你马上就能读写数组元素的值,而不用害怕内存出错,当然条件是你没有试图访问超过数组上界的元素。为了更好地初始化,程序中添加了一个按钮,执行数组元素赋值操作:
procedure TForm1.btnFillClick(Sender: TObject);
var
I: Integer;
begin
for I := Low (Array1) to High (Array1) do
Array1 [I] := I;
end;
Grow 按钮用于修改数组大小,但并不影响数组内容。单击Grow 按钮后,你可以用Get value按钮进行检验:
procedure TForm1.btnGrowClick(Sender: TObject);
begin
// grow keeping existing values
SetLength (Array1, 200);
end;
procedure TForm1.btnGetClick(Sender: TObject);
begin
// extract
Caption := IntToStr (Array1 [99]);
end;
Alias 按钮的OnClick 事件代码稍复杂些,程序通过 := 算子把一个数组拷贝给另一个数组,从而有效地创建了一个别名(一个新变量,但引用内存中同一数组)。从中可见,如果你改变了其中一个数组,那么另一个同样也会改变,因为它们指向同一个内存区:
procedure TForm1.btnAliasClick(Sender: TObject);
begin
// alias
Array2 := Array1;
// change one (both change)
Array2 [99] := 1000;
// show the other
Caption := IntToStr (Array1 [99]);
在btnAliasClick 事件中增加了两部分操作内容。第一部分是数组等同测试,不过并不是测试实际的数组元素,而是测试数组所引用的内存区,检测变量是不是内存中同一数组的两个别名:
procedure TForm1.btnAliasClick(Sender: TObject);
begin
...
if Array1 = Array2 then
Beep;
// truncate first array
Array1 := Copy (Array2, 0, 10);
end;
btnAliasClick 事件的第二部分内容是调用Copy 函数。该函数不仅把数据从一个数组移到另一个数组,而且用函数创建的新数组取代第一个数组,结果变量Array1 所引用的是11个元素的数组,因此,按Get value 和Set value 按钮将产生一个内存错误,并且触发一个异常(除非你把范围检查range-checking 选项关掉,这种情况下,错误仍在但屏幕上 不会显示异常)。虽然如此,Fill 按钮仍能正常工作,因为需要修改的数组元素由数组当前的下标范围确定。
自从有了动态数组,链表除了在教科书里出现外,已经很少在实际编程中被使用了,事实也是如此,数组的确比传统链表快得多,而且也方便的多。
从 Delphi4起,开始了内建各种类型的动态数组支持。但是,对我们来说动态数组支持似乎做的不够彻底,因为Delphi竟然连删除、插入、移动连续元素的函数都没有提供,让人使用起来总觉得不够爽!!! J 。作为一名程序员,我们当然要有自己解决问题的能力,下面就让我们简单介绍一下Delphi 下的动态数组。
在Delphi中,数组类型有静态数组(a : array[0..1024] of integer)、动态数组(var a : array of integer)、指针数组(即指向静态数组的指针)和开放数组(仅用于参数传递)。静态数组、指针数组有速度快的好处,动态数组有大小可变的优势,权衡之下就有了折衷的办法,那就是定义的动态数组在必要时转换为指针。
动态数组声明之后,只有下面几个函数可供操作:
1. 设置数组大小,可以任意缩减或增加数组大小
Procedure SetLength(var S ; NewLength : integer);
2. 取出连续元素,复制给另一个数组变量
Function Copy(s;Index,Count : integer) : array ;
3. 取得数组大小及上下限
Function Length(s):integer;
Function High(x):integer;
Function Low(x):integer;
值得注意的是,不加const或var修饰的动态数组会被作为形参传递,而动态数组用const修饰并不意味着你不能修改数组里的元素(不信你可以字自己在程序中试试。还有一点是High函数调用了Length 函数,所以我们在获取数组上限时最好直接用 Length(s) 函数。
动态数组在内存空间中占用4个字节. 动态数组在内存中的分配表如下:
偏移量 内容
-8 32-bit 引用计数
-4 32-bit 数组长度
0..数组长度 * (元素尺寸) - 1 数组元素 元素尺寸=Sizeof(元素类型)
根据上面的分配情况,可以得到如下结果:
如果我们想要清空一个动态数组只需要把“数组长度”和“引用计数”清空即可。”引用上面的一句话就是:“权衡之下就有了折衷的办法,那就是定义的动态数组在必要时转换为指针。”下面是清空动态数组的函数:
procedure DynArraySetZero(var A);
var
P: PLongint; //占用4个字节,正好符合 32 位内存排列
begin
P := PLongint(A); // 指向 A 的地址
Dec(P); //P 地址偏移量是 sizeof(A),指向了数组长度
P^ := 0; // 长度清空
Dec(P); // 指向引用计数
P^ := 0; //计数清空。
end;
上面的函数就这么简单,而且效率也非常高。
下面让我们再来看看怎样删除动态数组中的元素,函数体如下:
{************************************
A 变量类型 , elSize = SizeOf(A)
index 开始删除的位置索引 ,Count 删除的数量
****************************************}
procedure DynArrayDelete(var A; elSize: Longint; index, Count: Integer);
var
len, MaxDelete: Integer;
P : PLongint; //4 个字节的长整形指针
begin
P := PLongint(A);// 取的 A 的地址
if P = nil then
Exit;
{
下面这句完全等同于 Dec(P) ; len := P^ 因为 Dec(P) = Pchar(P) – 4 同样是移动4 字节的偏移量,只不过后者按字节来移动 }
len := PLongint(PChar(P) - 4)^; // 变量的长度 ,偏移量 -4
if index >= len then //要删除的位置超出范围,退出
Exit;
MaxDelete := len - index; // 最多删除的数量
Count := Min(Count, MaxDelete); // 取得一个较小值
if Count = 0 then // 不要求删除
Exit;
Dec(len, Count);// 移动到要删除的位置
MoveMemory(PChar(P)+index*elSize , PChar(P)+(index + Count)*elSize , (len-index)*elSize); //移动内存
Dec(P); //移出 “数组长度”位置
Dec(P); //移出“引用计数” 位置
//重新再分配调整内存,len 新的长度. Sizeof(Longint) * 2 = 2*Dec(P)
ReallocMem(P, len * elSize + Sizeof(Longint) * 2);
Inc(P); // 指向数组长度
P^ := len; // new length
Inc(P); // 指向数组元素,开始的位置
PLongint(A) := P;
end;
对上面的例子,我们需要注意的是 elSize 参数 ,它必须是 SizeOf(DyArray_Name),表示元素所占用的字节数。
相信看了上面的例子后,对于动态数组的拷贝,移动想必也可以自己实现了吧 J
后续:
其实,Delphi 对许多类型的内存分配都很相似,比如 string 类型,其实它和动态数组是很相似的,我们完全可以把它拿来当成动态数组。实质上 string 是 Pchar 的简易版本。不管怎么说,了解一些内存的分配对我们这些开发人员来说还是有一些好处的。
http://blog.csdn.net/procedure1984/article/details/3297092
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