动态数组介绍----Delphi

 

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：

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
var
   Array1, Array2: array of Integer;
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┎僮鳎?o:p>

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。