КОНЦЕПЦИЯ ТИПА ДАННЫХ (Н.Вирт)

В математике принято классифицировать перемен­ные в соответствии с некоторыми важными характе­ристиками. Мы различаем вещественные, комплексные и логические переменные, переменные, представ­ляющие собой отдельные значения, множества зна­чений или множества множеств; функции мы отличаем от функционалов или множеств функций и т. д. В об­работке данных понятие классификации играет такую же, если не большую роль. Мы будем придерживаться того принципа, что любая константа, переменная, вы­ражение или функция относятся к некоторому типу. Фактически тип характеризует множество значений, к которым относится константа, которые может при­нимать некоторая переменная или выражений и ко­торые может формировать функция.

В математическом тексте тип переменной обычно определяется по шрифту, для этого нет нужды обра­щаться к контексту. Такой способ в программирова­нии не подходит, поскольку обычно на машинах имеется оборудование лишь с одним шрифтом (на­пример, латинскими буквами). Поэтому широко используется правило, по которому тип явно указы­вается в описании константы, переменной или любой функции. Это правило особенно важно потому, что транслятор должен выбирать представление данного объекта в памяти машины. Ясно, что память, отводи­мая под значение переменной, должна выбираться в соответствии с диапазоном значений, которые может принимать переменная. Если у транслятора есть та­кая информация, то можно обойтись без так назы­ваемого динамического распределения памяти. Часто это очень важно для эффективной реализации алго­ритма. Основные принципы концепции типа таковы:

1. Любой тип данных определяет множество значений, к которым может относиться некоторая кон­станта, которое может принимать переменная или выражение и которое может формироваться опера­цией или функцией.

2. Тип любой величины, обозначаемой константой, переменной или выражением, может быть выведен по ее виду или по ее описанию; для этого нет необхо­димости проводить какие-либо вычисления.

3. Каждая операция или функция требует аргу­ментов определенного типа и дает результат также фиксированного типа. Если операция допускает аргу­менты нескольких типов (например, «+» исполь­зуется как для сложения вещественных чисел, так и для сложения целых), то тип результата регламенти­руется вполне определенными правилами языка.

В результате транслятор может использовать ин­формацию о типах для проверки допустимости раз­личных конструкций в программе. Например, неверное присваивание логического значения арифметической переменной можно выявить без выполнения про­граммы. Такая избыточность текста программы край­не полезна и помогает при создании программ; она считается основным преимуществом хороших языков высокого уровня по сравнению с языком машины или ассемблера. Конечно, в конце концов данные будут представлены в виде огромного количества двоичных цифр независимо от того, была ли программа напи­сана на языке высокого уровня с использованием концепции типа или на языке ассемблера, где всякие типы отсутствуют. Для вычислительной машины па­мять—это однородная масса разрядов, не имеющая какой-либо структуры. И только абстрактная струк­тура позволяет программисту разобраться в этом од­нообразном пейзаже памяти машины.

Теория, представленная в нашей книге, и язык про­граммирования Модула-2 предполагают некоторые методы определения типов данных. В большинстве случаев новые типы данных определяются с помощью ранее определенных типов данных. Значения такого нового типа обычно представляют собой совокупности значений компонент, относящихся к определенным ра­нее составляющим типам, такие значения называются составными. Если имеется только один составляющий тип, т. е. все компоненты относятся к одному типу, то он называется базовым. Число различных значе­ний, входящих в тип Т, называется мощностью Т. Мощность задает размер памяти, необходимой для размещения переменной х типа Т. Принадлежность к типу обозначается х: Т.

Поскольку составляющие типы также могут быть составными, то можно построить целую иерархию структур, но конечные компоненты любой структуры, разумеется, должны быть атомарными. Следователь­но, система понятий должна допускать введение и простых, элементарных типов. Самый прямолинейный метод описания простого типа — перечисление всех значений, относящихся к этому типу. Например, в программе, имеющей дело с плоскими геометриче­скими фигурами, можно описать простой тип с име­нем фигура, значения которого обозначаются иден­тификаторами: прямоугольник, квадрат, эллипс, круг. Но кроме типов, задаваемых программистом, нужно иметь некоторые стандартные, предопределенные типы. Сюда обычно входят числа и логические зна­чения. Если для значений некоторого типа существует отношение порядка, то такой тип называется упоря­доченным или скалярным. В Модуле-2 все элементар­ные типы упорядочены, в случае явного перечисления считается, что значения упорядочены в порядке пере­числения.

С помощью этих правил можно определять про­стые типы и строить из них составные типы любой степени сложности. Однако на практике недостаточно иметь только один универсальный метод объединения составляющих типов в составной тип. С учетом прак­тических нужд представления и использования уни­версальный язык должен располагать несколькими методами объединения. Они могут быть эквивалент­ными в математическом смысле и различаться опера­циями для выбора компонент построенных значений. Основные рассматриваемые здесь методы позволяют строить следующие объекты: массивы, записи, мно­жества и последовательности. Более сложные объеди­нения обычно не описываются как «статические типы», а «динамически» создаются во время выполнения программы, причем их размер и вид могут изменяться. Это списки, кольца, деревья и, вообще, конечные графы.

Переменные и типы данных вводятся в программу для того, чтобы их использовать в каких-либо вычис­лениях. Следовательно, нужно иметь еще и множество некоторых операций. Для каждого из стандартных ти­пов в языке предусмотрено некоторое множество примитивных, стандартных операций, а для различных методов объединения—операции селектирования ком­понент и соответствующая нотация. Сутью искусства программирования обычно считается умение состав­лять операции. Однако мы увидим, что не менее важно умение составлять данные.

Важнейшие основные операции—сравнение и при­сваивание, т. е. проверка отношения равенства (и по­рядка в случае упорядоченных типов) и действие по «установке равенства». Принципиальное различие этих двух операций выражается и четким различием их обозначений в тексте:

Проверка равенства: х = у (выражение; дающее значение TRUE или FALSE) Присваивание: х: == у (оператор, делающий х равным у)

Эти основные действия определены для большин­ства типов данных, но следует заметить, что для данных, имеющих большой объем и сложную структуру, выполнение этих операций может сопровождать­ся довольно сложными вычислениями.

Для стандартных простых типов данных мы кроме присваивания и сравнения предусматриваем некото­рое множество операций, создающих (вычисляющих) новые значения. Так, для числовых типов вводятся стандартные арифметические операции, а для логиче­ских значений — элементарные операции логики вы­сказываний.

 

Встроенные типы данных

Обычно в состав встроенных типов данных включаются такие типы, операции над значениями которые напрямую или, по крайней мере, достаточно эффективно поддерживаются командами компьютеров. В современных компьютерах к таким " машинным" типам относятся целые числа разного размера (от одного до восьми байт), булевские значения (поддерживаемые обычно за счет наличия признаков условной передачи управления) и числа с плавающей точкой одинарной и двойной точности (обычно четыре и восемь байт соответственно). В более ранних компьютерах часто поддерживалась десятичная арифметика с фиксированной точкой (например, в мейнфреймах компании IBM и супер-миникомпьютерах компании Digital), но в настоящее время прямая аппаратная поддержка такой арифметики отсутствует практически во всех распространенных процессорах.

В соответствии с этим, в традиционный набор встроенных типов обычно входят следующие (мы будем говорить про размеры внутреннего представления значений этих типов, хотя в спецификациях языков такая информация, как правило, отсутствует):

Тип CHARACTER (или CHAR) в разных языках - это

1. либо набор печатных символов из алфавита, зафиксированного в описании языка (для большинства языков англоязычного происхождения этот алфавит соответствует кодовому набору ASCII);
2. либо произвольная комбинация нулей и единиц, размещаемых в одном байте.

В первой интерпретации (свойственной языкам линии Паскаль) для значений типа CHAR определены только операции сравнения в соответствии с принятым алфавитом. Например, при использовании ASCII выполняются соотношения 0 < 1 < ...< 9 < A < B < ...< Z < a < b < ...< z; известно, что если значение переменной x удовлетворяет условию 0 < = x < = 9, то это значение - цифра; если A < = x < = Z, то значение x - прописная буква; если a < = x < = z, то значение x - строчная буква и т.д. При использовании этой интерпретации арифметические операции над символьными значениями не допускаются.

Во второй интерпретации (свойственной языкам линии Си) литеральными константами типа CHAR по-прежнему могут быть печатные символы из принятого в языке алфавита, но возможно использование и числовых констант, задающих желаемое содержимое байта. В этом случае, как правило, над значениями типа CHAR возможно выполнение не только операций сравнения, но и операций целочисленной арифметики.

Наконец, в некоторых языках явно различают тип CHAR как чисто символьный тип и тип сверхмалых целых (TINY INTEGER) как тип целых чисел со значениями, умещающимися в один байт.

В современных компьютерах, как правило, поддерживается целочисленная байтовая арифметика, обеспечивающая как первую, так и вторую интерпретацию типа CHAR.

Тип BOOLEAN в тех языках, где он явно поддерживается, содержит два значения - TRUE (истина) и FALSE (ложь). Несмотря на то, что для хранения значений этого типа теоретически достаточно одного бита, обычно в реализациях переменные этого типа занимают один байт памяти. Для всех типов данных, для которых определены операции сравнения, определены также и правила, по которым эти операции сравнения вырабатывают булевские значения. Над булевскими значениями возможны операции конъюнкции (& или AND), дизъюнкции (| или OR) и отрицания (~ или NOT), определяемые следующими таблицами истинности:

 

TRUE	AND	TRUE	=	TRUE
TRUE	AND	FALSE	=	FALSE
FALSE	AND	TRUE	=	FALSE
FALSE	AND	FALSE	=	FALSE
TRUE	OR	TRUE	=	TRUE
TRUE	OR	FALSE	=	TRUE
FALSE	OR	TRUE	=	TRUE
FALSE	OR	FALSE	=	FALSE
	NOT	FALSE	=	TRUE
	NOT	TRUE	=	FALSE

При работе с булевскими значениями в языках баз данных некоторую проблему вызывает то, что по причине возможности хранения в базе данных неопределенных значений операции сравнения могут вырабатывать не два, а три логических значения: TRUE, FALSE и UNKNOWN. Поэтому в языке SQL-92, например, используется не двухзначная, а трехзначная логика, в результате чего логические операции при их обработке в серверах баз данных определяются расширенными таблицами (мы приводим их с учетом коммутативности бинарных операций):

 

TRUE	AND	TRUE	=	TRUE
TRUE	AND	FALSE	=	FALSE
TRUE	AND	UNKNOWN	=	UNKNOWN
FALSE	AND	UNKNOWN	=	FALSE
TRUE	OR	TRUE	=	TRUE
TRUE	OR	FALSE	=	TRUE
TRUE	OR	UNKNOWN	=	TRUE
FALSE	OR	UNKNOWN	=	UNKNOWN
	NOT	FALSE	=	TRUE
	NOT	TRUE	=	FALSE
	NOT	UNKNOWN	=	UNKNOWN

Помимо общего возрастания сложности и недостаточной удовлетворительности трехзначной логики для целей работы с базами данных, неприятность состоит в отсутствии поддержки этой логики в языках программирования (как, впрочем, и в отсутствии явной поддержки неопределенных значений).

В языках линии Си прямая поддержка булевского типа данных отсутствует, но имеется логическая интерпретация значений целых типов. Значением операции сравнения может быть " 0" (FALSE) или " 1" (TRUE). Значение целого типа " 0" интерпретируется как FALSE, а значения, отличные от нуля, - как TRUE. В остальном все работает как в случае наличия явной поддержки булевского типа.

Тип целых чисел в общем случае включает подмножество целых чисел, определяемое числом разрядов, которое используется для внутреннего представления значений. При определении типа целых чисел обычно стремятся к тому, чтобы множество его значений было симметрично относительно нуля (собственно, это стимулируется и стандартными свойствами машинной целочисленной арифметики). Поэтому приходится тратить один бит на значение знака числа и при использовании n бит для внутреннего представления целого соответствующий тип содержит значения в диапазоне от -2^(n-1) до 2^(n-1). В подавляющем большинстве современных процессоров отрицательные целые числа обычно представляют в дополнительном коде.

В языках, ориентированных на 32-разрядные компьютеры, в частности, в стандартных Си и Си++ для рационального использования памяти допускаются модификации целого типа short integer (обычно 16-разрядные), integer (обычно то же самое, что и long integer) и long integer (обычно 32-разрядные), а также байтовые целые (char). При этом поддерживаются автоматические преобразования значений типов меньшего размера к значениям типов большего размера. Пока не очень понятно, какие встроенные целые типы будут зафиксированы в будущем " 64-разрядном" стандарте языка Си, но многие компании считают разумным использовать модель под названием LP64, в которой предполагается размер char - 8 бит, размер short integer - 16 бит, размер integer - 32 бита и размер long integer и long long integer - 64 бита.

Наряду со знаковыми целыми типами в языках часто поддерживаются беззнаковые целые. Такие типы в линии языков Паскаль называются CARDINAL, а в линии языков Си именуются путем добавления модификатора unsigned к названию соответствующего целого типа. Таким образом, в последнем случае существуют типы unsigned char, unsigned short integer, unsigned integer и unsigned long integer. Поскольку множество значений типа unsigned в два раза мощнее множества значений соответствующего целого типа, то поддерживается их автоматическое преобразование только к целым типам большего размера.

Наконец, для поддержки численных вычислений в языках обычно специфицируется встроенный тип чисел с плавающей точкой с базовым названием REAL или FLOAT. Обычно в описании языков не фиксируется диапазон и точность значений такого типа. Они уточняются в реализации и обычно существенно зависят от особенностей целевого процессора. В языках семейства Си (32-разрядных) специфицированы три разновидности типа чисел с плавающей точкой - float (обычно с размером 16 бит), double float (размером в 32 бит) и long double float (размером 64 бит).

Уточняемые типы данных

Никлас Вирт называет такие типы ограниченными (restricted). На самом деле, ни этот термин, ни тот, который употребляем мы, не являются абсолютно правильно отражающими суть соответствующего механизма. Все же, по нашему мнению, термин " уточняемый тип" немного ближе по смыслу.

Суть состоит в том, что для любого значения любого встроенного (и перечисляемого) типа существует его внешнее литеральное представление. Более того, по литеральному представлению константы можно однозначно определить тип, к которому она относится. Если к тому же на множестве значений типа задано отношение порядка (определены операции сравнения), то иногда возникает потребность сказать, что в данном приложении нас интересует подмножество значений такого типа, ограниченное некоторым специфицированным диапазоном. По причине наличия упорядоченности значений такой диапазон может быть задан парой литеральных констант базового типа c1 и c2, удовлетворяющих условию c1 < = c2. Тем самым, определение нового уточненного типа может иметь вид (пример из языка Модула-2): TYPE T = [c1..c2].

Почему мы предпочитаем использовать термин " уточняемый тип"? Основная причина состоит в том, что " ограниченные типы" в том смысле, в котором они используются в языках линии Паскаль, являются частным случаем более общего понятия, используемого в языках баз данных и именуемого " доменом". При определении домена тоже накладывается некоторое ограничение на значения базового типа, но это ограничение может выражаться в виде произвольного логического выражения, а не только с помощью указания диапазона. То есть мы действительно уточняем характеристики базового типа.

Основной проблемой уточняемых типов является потребность в динамическом контроле значений, формируемых при вычислении выражений и возвращаемых функциями. Если для значений базовых типов (по крайней мере, числовых) такой контроль, как правило, поддерживается аппаратурой компьютера, то для уточняемых типов, вообще говоря, требуется программный контроль, вызывающий серьезные накладные расходы. В развитых компиляторах обычно поддерживаются два режима компиляции - отладочный со всеми возможными контролирующими действиями во время выполнения программы и " боевой", в котором контроль отключается. Однако, если учесть, что в любой серьезной программе ошибки сохраняются на протяжении всей ее жизни, бесконтрольное выполнение программ очень затрудняет нахождение таких ошибок.

Перечисляемые типы данных

Перечисляемый тип состоит из конечного числа упорядоченных именованных значений. В классическом варианте, свойственном, например, языкам линии Паскаль, определение типа состоит из перечисления имен значений (поэтому справедливо называть такой тип перечисляемым), эти имена в дальнейшем играют роль имен литеральных констант этого типа и должны отличаться от литерального изображения констант любого другого типа. Поскольку значения типа задаются путем перечисления, каждому значению можно однозначно сопоставить натуральное число от 1 до n, где n - число значений перечисляемого типа.

Обычно для любого перечисляемого типа предопределяются операции получения значения по его номеру и получения номера по значению. Кроме того, для перечисляемого типа предопределяются операции сравнения и получения следующего и предыдущего значения. По причине однозначного сопоставления значению перечисляемого типа натурального числа, возможно неявное преобразование этих значений к значению любого числового типа данных.

В языках линии Си под тем же термином " перечисляемый тип" понимается нечто другое, поскольку при определении такого типа можно явно сопоставить имени значения некоторое целое (не обязательно положительное) число; при отсутствии явного задания целого первому элементу перечисляемого типа неявно соответствует 0, а каждому следующему - целое значение, на единицу большее целого значения предыдущего элемента. При этом (a) использование имени перечисляемого типа для объявления переменной эквивалентно использованию типа integer, и такая переменная может содержать любое целое значение; (b) имена значений перечисляемого типа на самом деле понимаются как имена целых констант, и к этим значениям применимы все операции над целыми числами, даже если они выводят за пределы множества целых значений элементов перечисляемого типа. Так что перечисляемый тип в смысле языка Си - это не совсем тип в строгом смысле этого слова, а скорее удобное задание группы именованных констант целого типа.

Конструируемые типы данных

Мы переходим к рассмотрению группы разновидностей типов данных, которые в литературе часто называют " составными", поскольку любое значение любого из этих типов состоит из значений одного или нескольких других типов. Мы предпочитаем использовать термин " конструируемый тип", поскольку для каждой разновидности типов этой группы в языке программирования специфицируются средства построения (конструирования) нового типа на основе встроенных и/или ранее определенных типов, и для каждой разновидности предопределяются операции, позволяющие извлечь компонент составного значения. К наиболее распространенным конструируемым типам относятся тип массива, тип записи и тип множества.

Массивы

Как и в ряде предыдущих разделов, понятия массива и типа массива сильно различаются в сильно и слабо типизированных языках. Начнем с классического понятия в сильно типизированных языках (например, в языке Паскаль). Тип массива в таких языках определяется на основе двух вспомогательных типов: типа элементов массива (базового типа) и типа индекса массива. В языке Паскаль определение типа массива выглядит следующим образом: type T = array [I] of T0, где T0 - базовый тип, а I - тип индекса. T0 может быть любым встроенным или ранее определенным типом. Тип индекса I должен состоять из конечного числа перечисляемых значений, т.е. быть уточненным, перечисляемым, символьным или булевским типом. В языках линии Паскаль допускается и неявное определение уточненного типа массива. Например, допустимы следующие определения типа массива: type T = array [1..6] of integer или type T = array ['a'..'e'] of real.

Если мощность множества значений типа индекса есть n, то значение типа массива - это регулярная структура, включающая n элементов базового типа. Соответствующим образом устроены и переменные типа массива. Для любого сконструированного типа массива предопределены две операции - операция конструирования значения типа массива и операция выборки элемента массива. Если x - переменная типа массива T, а i - значение соответствующего типа индекса, то для конструирования значения используется языковое средство x: = T (c1, c2, ..., cn), где c1, c2, ..., cn - значения базового типа. Для выборки элемента массива используется конструкция x[i], значением которой является значение i-того элемента массива (вместо i в квадратных скобках может содержаться любое допустимое выражение, значение которого принадлежит множеству значений типа индекса). Эта же конструкция может использоваться в левой части оператора присваивания, т.е. элементы массива могут изменяться индивидуально. Кроме того, при подобной строгой типизации массивов допустимы присваивания значений переменных типа массива, функции, возвращающие значение типа массива и т.п.

Базовым типом типа массива может быть любой встроенный или определенный тип, в том числе и тип массива. В последнем случае говорят о многомерных массивах или матрицах. Для работы с многомерными массивами в языках используют сокращенную запись. Например, вместо определения type T = array [1..10] of array [1..5] of real можно написать type T = array [1..10], [1..5] of real, а если x - переменная такого типа T, то для выборки скалярного элемента вместо x[i][j] можно написать x[i, j].

В сильно типизированных языках для любого значения типа массива известно число элементов базового типа. Поэтому в принципе всегда возможен контроль значения индекса, хотя на практике такой контроль обычно отменяется при использовании программы в производственном режиме.

Для иллюстрации приемов работы с массивами в слабо типизированных языках используем язык Си. В этом языке нет средств определения типов массива, хотя имеется возможность определения " массивных переменных". Число элементов в массивной переменной определяется либо явно, либо с помощью задания списка инициализирующих значений базового типа. Например, массивную переменную с четырьмя элементами целого типа можно определить как int x[4] (неинициализированный вариант) или как int x[] = { 0, 2, 8, 22} (инициализированная массивная переменная). Доступ к элементам массивной переменной производится с помощью конструкции выбора, по виду аналогичной соответствующей конструкции в сильно типизированных языках x[i], где i - выражение, принимающее целое значение (мы специально отметили внешний характер аналогии, поскольку в отличие от языка Паскаль в языке Си зафиксирована интерпретация операции выбора на основе более примитивных операций адресной арифметики). Однако, по причинам, которые мы обсудим в разделе, посвященном указателям, в реализациях языка Си в принципе невозможен контроль выхода значения индекса за пределы массива. Кроме того, по аналогичным причинам невозможно присваивание значений массивных переменных и не допускаются функции, вырабатывающие " массивные значения".

Записи

Типы массивов позволяют работать с регулярными структурами данных, каждый элемент которых относится к одному и тому же базовому типу. Существует другая разновидность составных конструируемых типов данных, которые позволяют определять и использовать нерегулярные структуры данных, элементы которых могут относиться к разным встроенным или явно определенным типам данных. Собирательно типы этой разновидности называются типами записи или структурными типами.

К счастью, общее понятие типа записи практически одинаково в сильно и слабо типизированных языках (с некоторыми оговорками, которые мы отложим до раздела, посвященного указателям). Идея состоит в том, что в определении структурного типа перечисляются имена полей записи, и для каждого поля указывается его тип данных. После этого можно определять переменные вновь сконструированного типа и производить доступ к полям переменных. На языке Модула-2 определение структурного типа " комплексные числа" могло бы выглядеть следующим образом:

type complex = record re: real; im: real end

7.1.4.3. Записи с вариантами

Идея, которую мы обсудим в этом разделе, тоже в основном относится к повышению уровня удобств программирования. При реальном программировании достаточно часто возникает желание по-разному интерпретировать содержимое одной и той же области памяти в зависимости от конкретных обстоятельств. Хорошим стилем является использование каждой структурной переменной с некоторым объектом предметной области, к которой относится программа. Поля структуры в этом случае содержат требуемые характеристики объекта. Но любой объект может менять свое состояние и соответственно набор характеристик. Поэтому удобно, продолжая использовать ту же область памяти, иметь возможность понимать ее структуру и содержание таким образом, который согласуется с текущим состоянием объекта.

Наиболее строгое решение содержится в языках линии Паскаль. В определении всего структурного типа или его завершающей части можно явно указать специальное поле перечисляемого типа (дискриминант), значения которого являются метками соответствующих вариантов типа записи. Для корректного использования переменных такого типа требуется заносить в поле дискриминанта актуальное значение при изменении интерпретации переменной и руководствоваться значением дискриминанта при доступе к содержимому переменной. Вот пример определения типа записи с вариантами в языке Паскаль:

type person = record lname, fname: alfa; birthday: date; marstatus: (single, married); case sex: (male, female) of male: (weight: real; bearded: boolean); female: (size: array[1..3] of integer) end

(Считается, что типы данных alfa и date уже определены.) После определения переменной типа person в любой момент можно обращаться и к полям weight и bearded, и к элементам массива size, но корректно это следует делать, руководствуясь значением дискриминанта sex.

Множества

Еще одной разновидностью конструируемых типов являются типы множеств. Такие типы поддерживаются только в развитых сильно типизированных языках. В языке Паскаль тип множества определяется конструкцией type T = set of T0, где T0 - встроенный или ранее определенный тип данных (базовый тип). Значениями переменных типа T являются множества элементов типа T0 (в частности, пустые множества).

Для любого типа множества определены следующие операции: "? " - пересечение множеств, " +" - объединение множеств, " -" - вычитание множеств и " in" - проверка принадлежности к множеству элемента базового типа.

С использованием механизма множеств можно писать лаконичные и красивые программы, но нужно отдавать себе отчет в том, что для эффективной реализации множеств требуются серьезные ограничения их мощности. Обычно в реализациях языков допускаются множества, мощность базового типа которых не превосходит длину машинного слова. Это связано с тем, что перечисленные выше операции допускают эффективную реализацию только в том случае, когда значение множества представляется битовой шкалой, длина которой равна мощности базового типа. " 1" означает, что соответствующий элемент базового типа входит в множество, " 0" - не входит. Чтобы для выполнения операций над множествами можно было прямо использовать машинные команды, нужно ограничить длину шкалы машинным словом.

Указатели

Понятие указателя в языках программирования является абстракцией понятия машинного адреса. Подобно тому, как зная машинный адрес можно обратиться к нужному элементу памяти, имея значение указателя, можно обратиться к соответствующей переменной. Различие между механизмами указателей в разных языках состоит главным образом в том, откуда берется значение указателя. Чем больше возможностей по работе с указателями, тем более эффективную программу можно написать и тем " опаснее" становится программирование. Обычно возможности оперирования указателями ограничиваются по мере повышения уровня языка и усиления его типизации.

В любом случае для объявления указательных переменных служат так называемые указательные, или ссылочные типы. Для определения указательного типа, значениями которого являются указатели на переменные встроенного или ранее определенного типа T0, в языке Паскаль используется конструкция type T = ^T0. В языке Си отсутствуют отдельные возможности определения указательного типа, и, чтобы объявить переменную var, которая будет содержать указатели на переменные типа T0, используется конструкция T0 *var. Но конечно, это чисто поверхностное отличие, а суть гораздо глубже.

В языках линии Паскаль переменной указательного типа можно присваивать только значения, вырабатываемые встроенной процедурой динамического выделения памяти new, значения переменных того же самого указательного типа и специальное " пустое" ссылочное значение nil, которое входит в любой указательный тип. Не допускаются преобразования типов указателей и какие-либо арифметические действия над их значениями. С переменной-указателем var можно выполнять только операцию var^, обеспечивающую доступ к значению переменной типа T0, на которую указывает значение переменной var.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: