35. Указатели. Виды указателей. Операции и функции обработки указателей. Статически выделяемая память

Для того, чтобы лучше понять специфику динамически выделяемой памяти, рассмотрим сначала ее "антипод" - память, распределяемую статически.

Такое выделение памяти используется всякий раз при объявлении "обычных" переменных в разделе var. Каждая переменная обладает двумя атрибутами: именем и описанием.

var a: integer;

Описание переменной нужно для того, чтобы компилятор знал, сколько ячеек памяти необходимо выделить для ее хранения. Память под статическую переменную выделяется один раз (до начала работы программы), и затем до конца работы выделенная область памяти считается "занятой" - никакая другая информация не может быть записана в эту ячейку.

Имя переменной позволяет обращаться в процессе работы программы к той ячейке памяти, которая была выделена под эту переменную на этапе компиляции.

Адреса

Имя переменной является ее своеобразным (буквенным) адресом. Однако у любой переменной есть также и обычный (цифровой или физический ) адрес: номер ячейки, выделенной под эту переменную.

При страничной организации памяти адреса являются составными и состоят из номера сегмента памяти и смещения ячейки относительно начала этого сегмента.

Лучшая иллюстрация страничной организации памяти компьютера - это страничная организация любой печатной книги. Для того чтобы найти нужную строчку, нет необходимости задавать ее номер, считая от начала текста. Вместо этого можно задать сначала номер страницы ( = сегмент ) и только затем номер строки, считая от начала этой страницы ( = смещение ).

Для обращения к статически заданной переменной можно использовать как ее имя, объявленное в разделе var, так и ее физический адрес.

Например, " адрес " одной и той же географической точки можно записать по-разному: "49°47' северной широты и 86°36' восточной долготы" или просто "вершина пика Белуха Восточная¹⁾ ".

Указатели

Для того чтобы хранить (цифровые) адреса, нужны особые переменные. Их называют указателями и относят к специальному типу данных.

Описание указателей

При описании типизированного указателя необходимо сообщить компилятору, адреса переменных какого типа он может хранить:

var <имя_указателя>: ^<тип_адресуемой_переменной>;

Например:

var p: ^integer;

q: ^real;

s: ^array[1..10] of byte;

Кроме того, существуют универсальные нетипизированные указатели, которые могут хранить адрес переменной любого типа:

var <имя_указателя>: pointer;

Операции с указателями

Определение адреса

Физический адрес любой переменной можно узнать при помощи стандартной функции addr(<имя_переменной>):<указатель> или унарной операции @<имя_переменной>.

В зависимости от значения директивы компилятора {$T}, результатом операции @ будет либо типизированный указатель (если установлено {$T+} ), тип которого будет определен в соответствии с типом использованной переменной, либо нетипизированный указатель pointer (если установлено {$T-} ).

Результат функции addr() совместим с указателями любых типов:

p:= addr(x); {x: real; p: ^byte)

Разыменование

Для того чтобы воспользоваться значением, хранящимся по некоторому адресу, необходимо его оттуда "извлечь". Унарная операция ^ называется разыменованием и записывается по следующему шаблону:

<имя_указателя>^

Результатом операции ^ является значение, хранящееся по указанному адресу. Тип этого значения будет определяться типом ( типизированного ) указателя. Кнетипизированным указателям операцию разыменования применять нельзя.

Из-за вольностей, допускаемых процедурой addr(), при разыменовании порой могут возникнуть забавные ситуации. Например, в результате выполнения такой вот программы:

const a: array[1..3] of char ='ААА'; {код(А)=128 или 01000000}

var p: ^word;

begin p:= addr(a);

writeln(p^)

end

на экран будет выведено 32896, что в двоичной системе счисления выглядит как 01000000.01000000 (точкой помечена граница двух байтов). Иными словами, коды двух первых букв оказались слитыми в значение типа word.

Замечание: Операции @ и ^ являются взаимно обратными, то есть для любой переменной a и для любого типизированного указателя p верны следующие равенства:

@(p^)= p и (@a)^ = a