Программирование. Числовые типы данных Pascal-Паскаль

Данные - это общее понятие для всего того, с чем оперирует вычислительная машина. Любой тип данных определяет множество значений, которые может принимать та или иная переменная, и те операции, которые можно к ним применять.С каждой встречающейся в программе переменной должен быть сопоставлен один и только один тип.

В Паскале существуют простые типы двух видов: ординальные типы и вещественный тип. Ординальный тип либо определяется программистом (перечисляемый тип или диапазонный), либо обозначается именем одного из трех предописанных ординальных типов: Boolean, Integer или Char . Вещественный тип обозначается именем предописанного типа Real .

Перечисляемый тип характеризуется множеством входящих в него различных значений, среди которых определен линейный порядок. Сами значения обозначаются в определении этого типа именами.

Диапазонный (ограниченный) тип задается с помощью минимального и максимального значений, относящихся к предварительно описанному ординальному типу. Так порождается новый ординальный тип.

Ординальные типы данных

Ординальный тип данных описывает конечное и упорядоченное множество значений. Эти значения отображаются на последовательность порядковых номеров 0,1,2,...; исключение делается лишь для целых ординальных чисел, которые отображаются сами на себя. Каждый ординальный тип имеет минимальное и максимальное значение. Для всех значений, кроме минимального, существует предшествующее значение, а для всех значений, кроме максимального - последущее.

Предописанные функции succ, pred, ord воспринимают аргументы любого из ординальных типов:
succ(X) - дает следующее за X ординальное значение
pred(X) - дает предшествующее X ординальное значение
ord(X) - дает ординальный номер для X

Для всех ординальных типов существуют операции отношения = , = и > , причем предполагается, что оба операнда одного и того же типа.

Логический тип (Boolean)

Логическое значение - одно из двух истиностных значений, обозначаемых предопределенными именами false и true .

Существуют следующие логические операции, дающие логическое значение при применении их к логическим операндам:
and - логическое И
or - логическое ИЛИ
not - логическое НЕ

Также любая из операций отношения (= , = , > , in) поставляет логический результат.

Кроме того логический тип определен так, что false

Существуют и предописанные логические функции (т.е функции, дающие логический результат):
odd(F) - true, если целое F-нечетное и результат false, если F-четное
eoln(F) - проверка на конец строки
eof(F) - проверка на конец файла

Целый тип (Integer)

Тип integer включает в себя множество целых чисел.

При работе с целыми операндами следующие арифметические операции дают целые значения:
* - умножение
div - целая часть от деления
mod - остаток от деления
+ - сложение
- - вычитание

В Паскале существует также предописанная константа с именем MaxInt , которая содержит максимальное значение целого типа Integer и равна 32767

Целый результат дают и четыре важные предописанные функции:
abs(I) - абсолютное значение целого значения I
sgr(I) - целое значение I, возведенное в квадрат при условии, что I trunc(R) - выдает целую часть вещественного числа R
round(R) - выдает округленное целое. При этом: для R>0 означает trunc(R+0.5) , а для R

Если I - целое значение, то:
succ(I) - дает следующее целое значение (I+1)
pred(I) - дает предыдущее целое значение (I-1)

Символьный тип (Char)

Значениями типа Char являются элементы конечного и упорядоченного множества символов. Значения такого типа обозначаются одним символом, заключенным в одни кавычки (апострофы). Если нужен сам апостроф, то он пишется дважды.
Примеры: "*" "G" "3" """" "X"

Для типа Char справедливы следующие минимальные допущения:
1. Десятичные цифры от 0 до 9 упорядочены в соответствии с их числовыми значениями и следуют одна за другой (например, succ("5") = "6").
2. Могут существовать прописные буквы от "A" до "Z"; если это так, то они упорядочены в алфавитном порядке, но не обязательно следуют одна за другой (например, "A"
3. Могут существовать строчные буквы от "a" до "z"; если это так, то они упорядочены в алфавитном порядке, но не обязательно следуют одна за другой (например, "a"

Для отображения заданного множества символов на порядковые номера и обратно существуют две предописанные функции:
ord(C) - дает порядковый номер символа С в упомянутом упорядоченном множестве символов
chr(I) - дает символ с порядковым номером I

Для аргументов типа Char предописанные функции pred и succ могут быть определены таким образом:
pred(C) = chr(ord(C)-I)
succ(C) = chr(ord(C)+I)

Замечание. Предшествующий данному либо следующий за ним символ зависит от указанного множества символов, поэтому оба этих соотношения справедливы только в том случае, когда предшествующий или следующий символ существует.

Вещественный тип (Real)

Значениями вещественного типа являются элементы определяемого реализацией подмножества вещественных чисел.

Все операции над величинами вещественного типа - приближенные, их точность определяется реализацией (машиной), с которой вы имеете дело. Вещественный тип относится к простому типу, это не ординальный тип. У вещественных значений нет ординального номера и для любого из них не существует предшествующего и следующего значений.

Если хотя бы один из операндов - вещественного типа (другой может быть и целым), следующие операции дают вещественный результат:
* - умножение
/ - деление (оба операнда могут быть целыми, но результат всегда вещественный)
+ - сложение
- - вычитание

Существуют предописанные функции, дающие вещественный результат при вещественном аргументе:
abs(R) - абсолютное значение R
sqr(R) - R в квадрате, если результат не выходит за диапазон вещественных чисел

А эти предописанные функции дают вещественный результат при целом или вещественном аргументе:
sin(X) - дает синус Х; Х выражено в радианах
cos(X) - дает косинус Х; Х выражено в радианах
arctan(X) - дает выраженное в радианах значение арктангенса от Х
ln(X) - дает значение натурального (с основанием е) логарифма для Х, Х>0
exp(X) - дает значение экспоненциальной функции (т.е в степени Х)
sqrt(X) - дает значение корня квадратного Х, Х>=0

Предупреждение. К вещественным аргументам нельзя применять функции pred, succ Нельзя использовать значения вещественного типа при индексировании массивов, для управления в цикле с параметром, для определения базового типа множеств, для индексирования в операторе варианта.

Знание и понимание типов данных является неотъемлемой частью в программировании.

В этом уроке мы познакомимся с типами данных в языке программирования Turbo Pascal.

В языке Паскаль любые объекты, т.е. константы, переменные, значения функций или выражения, характеризуются своими типами. Тип определяет множество допустимых значений того или иного объекта, а также множество операций, которые к нему применимы. Кроме того, тип определяет формат внутреннего представления данных в памяти ЭВМ. В отношении типов объектов Паскаль является статическим языком. Это означает, что тип объекта, например, переменной, определяется при ее описании и не может быть изменен в дальнейшем.

Структура типов данных в языке Паскаль:

Простые типы языка
К простым типам относятся порядковые, вещественный, строковый и адресный (указатели) типы. Все они определяют тип только одного отдельного значения.

Порядковые типы характеризуются тем, что каждый из них имеет конечное число возможных значений, среди которых установлен линейный порядок. С каждым из значений можно сопоставить некоторое целое число - его порядковый номер.

Целочисленные типы - обозначают множества целых чисел в различных диапазонах. Имеется пять целочисленных типов, различающихся диапазоном допустимых значений и размером занимаемой оперативной памяти. Целочисленные типы обозначаются идентификаторами: Byte, ShortInt, Word, Integer, LongInt; их характеристики приведены в следующей таблице.

Значения целых типов записываются в программе привычным способом:
123 4 -3 +345 -699
Наличие десятичной точки в записи целого числа недопустимо. Будет ошибкой записать целое число следующим образом:
123.0
Кроме привычной десятичной формы записи допускается запись целых чисел в шестнадцатеричном формате, используя префикс $, например:
$01AF $FF $1A $F0A1B
Регистр букв A,B, ..., F значения не имеет.

Допустимые операции:

• - присваивание;
• - все арифметические: +, - ,*, /, div, mod (при обычном делении [/] результат вещественный!);
• - сравнение <, >, >=, <=, <>, =.

• - присваивание;
• - сравнение: <, >, >=, <=, <>, =;
• - логические операции: NOT, OR, AND, XOR

• - присваивание;
• - сравнение: <, >, >=, <=, <>, =. Большим считается тот символ, который имеет больший ASCII-номер.

• - присваивание;
• - сложение (конкатенация, слияние); например, S:= "Зима"+" "+"пришла!";
• - сравнение: <, >, >=, <=, <>, =. Строки считаются равными, если имеют одинаковую длину и посимвольно эквивалентны.

Тип Comp хотя и относится к вещественным типам, на самом деле является целочисленным с очень огромным диапазоном значений.
Значения вещественных типов могут записываться в программе несколькими способами:
1.456 0.000134 -120.0 65432
+345 0 -45 127E+12
-1.5E-5 -1.6E+12 5E4 0.002E-6

Будет ошибкой записать вещественное число следующим образом:
.5 (правильно 0.5)
12. (правильно 12.0 или 12)

Вещественное число в форме с плавающей точкой (экспоненциальная форма) записывается как пара
<мантисса> Е <порядок>
Такое обозначение понимается как «мантисса, умноженная на десять в степени, равном порядку». Например,
-1.6E+12 сответствует -1.6·1012

Допустимые операции:
- присваивание;
- все арифметические: +, - ,*, /;
- сравнение: <, >, >=, <=, <>, =.

При сравнении вещественных чисел следует помнить, что в следствие неточности их представления в памяти компьютера (в виду неизбежности округления) стоит избегать попыток определения строгого равенства двух вещественных значений. Есть шанс, что равенство окажется ложным, даже если на самом деле это не так.

Диапазон или (ограниченный тип) не является предопределенным типом языка (таким как, например, Integer или Char) и поэтому ему не соответствует никакой идентификатор. Этот тип является вводимм пользователем. Используя его мы можем определить новый тип, который будет содержать значения только из ограниченного поддиапазона некоего базового типа. Базовым типом может быть только целочисленный тип, тип Char (символьный) и любой из введенных программистом перечислимых типов.

Для введения нового типа - диапазона - нужно в блоке описания типов TYPE указать имя вводимого типа и границы диапазона через специальный символ диапазона ".." (две точки подряд):
TYPE
Century = 1..21; { поддиапазон цилочисленного типа }
CapsLetters = "А".."Я"; { поддиапазон из типа Char }

Структурированные типы языка

К структурированным типам относятся: массив, запись, множество, файл и др. Все они определяют тип (или типы) некоторой структуры данных.

Массив - упорядоченная структура однотипных данных, хранящая их последовательно. Массив обязательно имеет размеры, определяющие сколько элементов хранится в структуре. До любого элемента в массиве можно добраться по его индексу.

Тип массив определяется конструкцией:
Array [диапазон] of ТипЭлементов;

Диапазон в квадратных скобках указывает значения индексов первого и последнего элемента в стурктуре. Примеры объявления типов и переменных:

TYPE Vector = array of Real; VAR V1: Vector; V2: array of Byte;
Здесь переменная V1 определяется с использованием описанного выше типа Vector; тип переменной V2 конструируется непостредственно на этапе ее описания.

В качетве типа элементов массива можно также указаывать массив, образуя тем самым многомерные структуры. Например, описание двумерной структуры (матрицы) будет выгдядеть следующим образом:
VAR M1: array of array of Byte; Это же самое можно записать гораздо компактнее: VAR M2: array of Byte;
Зжесь массивы M1 и M2 имеют совершенно одинаковую структуру - квадратной матрицы размером 3x3.

Доступ к элемента массива осуществляется путем указания его индекса, например:

Writeln(V1); {вывод на экран первого элемента массива V1} readln(M2);{ввод третьего элемента второй строки матрицы М2}
На этом урок по типам данных закончен, текст был почти полностью скопипастен (ссылочка будет ниже), т.к. я не вижу смысла этот материал рассказывать своими словами. Если хоть немного понятна разница между типами данных, то это уже хорошо.

Федеральное агентство по образованию

Реферат

«ТИПЫ ДАННЫХ В ПАСКАЛЕ»

1. Типы данных

Любые данные, т.е. константы, переменные, свойства, значения функций или выражения характеризуются своими типами. Тип определяет множество допустимых значений, которые может иметь тот или иной объект, а также множество допустимых операций, которые применимы к нему. Кроме того, тип определяет также и формат внутреннего представления данных в памяти ПК.

Вообще язык Object Pascal характеризуется разветвленной структурой типов данных (рис. 1.1). В языке предусмотрен механизм создания новых типов, благодаря чему общее количество используемых в программе типов может быть сколь угодно большим.

Обрабатываемые в программе данные подразделяются на переменные, константы и литералы:

Константы представляют собой данные, значения которых установлены в разделе объявления констант и не изменяются в процессе выполнения программы.

Переменные объявляются в разделе объявления переменных, но в отличие от констант получают свои значения уже в процессе выполнения программы, причем допускается изменение этих значений. К константам и переменным можно обращаться по именам.

Литерал не имеет идентификатора и представляется в тексте программы непосредственно значением.

Тип определяет множество значений, которые могут принимать элементы данных, и совокупность допустимых над ними операций.

В этой и четырех последующих главах приводится подробное описание всех типов.

1.1 Простые типы

К простым типам относятся порядковые, вещественные типы и тип дата-время.

Порядковые типы отличаются тем, что каждый из них имеет конечное количество возможных значений. Эти значения можно определенным образом упорядочить (отсюда - название типов) и, следовательно, с каждым из них можно сопоставить некоторое целое число - порядковый номер значения.

Вещественные типы , строго говоря, тоже имеют конечное число значений, которое определяется форматом внутреннего представления вещественного числа. Однако количество возможных значений вещественных типов настолько велико, что сопоставить с каждым из них целое число (его номер) не представляется возможным.

Тип дата-время предназначен для хранения даты и времени. Фактически для этих целей он использует вещественный формат.

1.1.1 Порядковые типы

К порядковым типам относятся (см. рис. 1.1) целые, логические, символьный, перечисляемый и тип-диапазон. К любому из них применима функция Ord(x), которая возвращает порядковый номер значения выражения X.

Рис. 1.1 - Структура типов данных

Для целых типов функция ord(x) возвращает само значение х, т. е. Ord(X) = х для х, принадлежащего любому целому типу. Применение Ord(x) к логическому , символьному и перечисляемому типам дает положительное целое число в диапазоне от 0 до 1 (логический тип ), от 0 до 255 (символьный ), от 0 до 65535 (перечисляемый ). Тип-диапазон сохраняет все свойства базового порядкового типа, поэтому результат применения к нему функции ord(х) зависит от свойств этого типа.

К порядковым типам можно также применять функции:

pred(x) - возвращает предыдущее значение порядкового типа (значение, которое соответствует порядковому номеру ord (х) -1, т. е. оrd(рred(х)) = оrd(х) - 1;

succ (х) - возвращает следующее значение порядкового типа, которое соответствует порядковому номеру ord (х) +1, т. е. оrd(Succ(х)) = оrd(х) + 1.

Например, если в программе определена переменная

то функция PRED(с) вернет символ "4", а функция SUCC(с) - символ "6".

Если представить себе любой порядковый тип как упорядоченное множество значений, возрастающих слева направо и занимающих на числовой оси некоторый отрезок, то функция pred(x) не определена для левого, a succ (х) - для правого конца этого отрезка.

Целые типы . Диапазон возможных значений целых типов зависит от их внутреннего представления, которое может занимать один, два, четыре или восемь байтов. В табл. 1.1 приводятся названия целых типов, длина их внутреннего представления в байтах и диапазон возможных значений.

Таблица 1.1 - Целые типы

Типы LongWord и Int64 впервые введены в версии 4, а типы Smallint и Cardinal отсутствуют в Delphi 1. Тип integer для этой версии занимает 2 байта и имеет диапазон значений от -32768 до +32767, т. е. совпадает с Smallint .

При использовании процедур и функций с целочисленными параметрами следует руководствоваться “вложенностью” типов, т.е. везде, где может использоваться word , допускается использование Byte (но не наоборот), в Longint “входит” Smallint , который, в свою очередь, включает в себя Shortint .

Перечень процедур и функций, применимых к целочисленным типам, приведен в табл. 1.2. Буквами b, s, w, i, l обозначены выражения соответственно типа Byte , Shortint, Word, Integer и Longint ,

х - выражение любого из этих типов; буквы vb, vs, vw, vi, vl, vx обозначают переменные соответствующих типов. В квадратных скобках указывается необязательный параметр.

Таблица 1.2 - Стандартные процедуры и функции, применимые к целым типам

При действиях с целыми числами тип результата будет соответствовать типу операндов, а если операнды относятся к различным целым типам - общему типу, который включает в себя оба операнда. Например, при действиях с shortint и word общим будет тип integer . В стандартной настройке компилятор Delphi не вырабатывает код, осуществляющий контроль за возможной проверкой выхода значения из допустимого диапазона, что может привести к недоразумениям.

Логические типы . К логическим относятся типы Boolean, ByteBool, Bool, wordBool и LongBool . В стандартном Паскале определен только тип Boolean , остальные логические типы введены в Object Pascal для совместимости с Windows: типы Boolean и ByteBool занимают по одному байту каждый, Bool и WordBool - по 2 байта, LongBool - 4 байта. Значениями логического типа может быть одна из предварительно объявленных констант False (ложь) или True (истина).

Поскольку логический тип относится к порядковым типам, его можно использовать в операторе цикла счетного типа. В Delphi 32 для Boolean значение

Ord (True) = +1, в то время как для других типов (Bool, WordBool и т.д.)

Ord (True) = -1, поэтому такого рода операторы следует использовать с осторожностью! Например, для версии Delphi 6 исполняемый оператор showMessage (" --- ") в следующем цикле for не будет выполнен ни разу:

for L:= False to True do

ShowMessage ("--);

Если заменить тип параметра цикла L в предыдущем примере на Boolean , цикл будет работать и сообщение дважды появится на экране. [Для Delphi версии 1 и 2 ord (True) =+1 для любого логического типа.]

Символьный тип . Значениями символьного типа является множество всех символов ПК. Каждому символу приписывается целое число в диапазоне 0...255. Это число служит кодом внутреннего представления символа, его возвращает функция ord.

Для кодировки в Windows используется код ANSI (назван по имени American National Standard Institute - американского института стандартизации, предложившего этот код). Первая половина символов ПК с кодами 0... 127 соответствует таблице 1.3. Вторая половина символов с кодами 128...255 меняется для различных шрифтов. Стандартные Windows-шрифты Arial Cyr, Courier New Cyr и Times New Roman для представления символов кириллицы (без букв “ё” и “Ё”) используют последние 64 кода (от 192 до 256): “А”... “Я” кодируются значениями 192..223, “а”... “я” - 224...255. Символы “Ё” и “ё” имеют соответственно коды 168 и 184.

Таблица 1.3 - Кодировка символов в соответствии со стандартом ANSI

Символы с кодами 0...31 относятся к служебным кодам. Если эти коды используются в символьном тексте программы, они считаются пробелами.

К типу char применимы операции отношения, а также встроенные функции:

Сhаr (в) - функция типа char ; преобразует выражение в типа Byte в символ и возвращает его своим значением;

UpCase(CH) - функция типа char ; возвращает прописную букву, если сн - строчная латинская буква, в противном случае возвращает сам символ сн (для кириллицы возвращает исходный символ).

Перечисляемый тип . Перечисляемый тип задается перечислением тех значений, которые он может получать. Каждое значение именуется некоторым идентификатором и располагается в списке, обрамленном круглыми скобками, например:

colors = (red, white, blue);

Применение перечисляемых типов делает программы нагляднее.

Соответствие между значениями перечисляемого типа и порядковыми номерами этих значений устанавливается порядком перечисления: первое значение в списке получает порядковый номер 0, второе - 1 и т. д. Максимальная мощность перечисляемого типа составляет 65536 значений, поэтому фактически перечисляемый тип задает некоторое подмножество целого типа word и может рассматриваться как компактное объявление сразу группы целочисленных констант со значениями 0, 1 и т. д.

Использование перечисляемых типов повышает надежность программ благодаря возможности контроля тех значений, которые получают соответствующие переменные. В Object Pascal допускается обратное преобразование: любое выражение типа Word можно преобразовать в значение перечисляемого типа, если только значение целочисленного выражения не превышает мощности этого типа. Такое преобразование достигается применением автоматически объявляемой функции с именем перечисляемого типа.

Тип-диапазон . Тип-диапазон есть подмножество своего базового типа, в качестве которого может выступать любой порядковый тип, кроме типа-диапазона.

Тип-диапазон задается границами своих значений внутри базового типа:

<мин.знач.>..<макс.знач.>

Здесь <мин. знач. > - минимальное значение типа-диапазона; <макс. знач. > - максимальное его значение.

Тип-диапазон не обязательно описывать в разделе type, а можно указывать непосредственно при объявлении переменной.

При определении типа-диапазона нужно руководствоваться следующими правилами:

два символа “..” рассматриваются как один символ, поэтому между ними недопустимы пробелы; левая граница диапазона не должна превышать его правую границу.

Тип-диапазон наследует все свойства своего базового типа, но с ограничениями, связанными с его меньшей мощностью. В частности, если определена переменная.

В стандартную библиотеку Object Pascal включены две функции, поддерживающие работу с типами-диапазонами:

High(х) - возвращает максимальное значение типа-диапазона, к которому принадлежит переменная х;

Low (х) - возвращает минимальное значение типа-диапазона.

1.1.2 Вещественные типы

В отличие от порядковых типов, значения которых всегда сопоставляются с рядом целых чисел и, следовательно, представляются в ПК абсолютно точно, значения вещественных типов определяют произвольное число лишь с некоторой конечной точностью, зависящей от внутреннего формата вещественного числа.

Таблица 1.4 - Вещественные типы

В предыдущих версиях Delphi 1...3 тип Real занимал 6 байт и имел диапазон значений от 2,9*10-39 до 1,7*1038. В версиях 4 и 5 этот тип эквивалентен типу Double . Если требуется (в целях совместимости) использовать 6-байтных Real , нужно указать директиву компилятора {SREALCOMPATIBILITY ON}.

Как видно из табл. 1.4, вещественное число в Object Pascal занимает от 4 до 10 смежных байт и имеет следующую структуру в памяти ПК.

Здесь s - знаковый разряд числа; е - экспоненциальная часть; содержит двоичный порядок; m - мантисса числа.

Мантисса m имеет длину от 23 (для single ) до 63 (для Extended ) двоичных разрядов, что и обеспечивает точность 7...8 для single и 19...20 для Extended десятичных цифр. Десятичная точка (запятая) подразумевается перед левым (старшим) разрядом мантиссы, но при действиях с числом ее положение сдвигается влево или вправо в соответствии с двоичным порядком числа, хранящимся в экспоненциальной части, поэтому действия над вещественными числами называют арифметикой с плавающей точкой (запятой).

Отметим, что арифметический сопроцессор всегда обрабатывает числа в формате Extended , а три других вещественных типа в этом случае получаются простым усечением результатов до нужных размеров и применяются в основном для экономии памяти.

Особое положение в Object Pascal занимают типы comp и Currency , которые трактуются как вещественные числа с дробными частями фиксированной длины: в comp дробная часть имеет длину 0 разрядов, т. е. просто отсутствует, в currency длина дробной части -4 десятичных разряда. Фактически оба типа определяют большое целое число со знаком, сохраняющее 19...20 значащих десятичных цифр (во внутреннем представлении они занимают 8 смежных байт). В то же время в выражениях comp и currency полностью совместимы с любыми другими вещественными типами: над ними определены все вещественные операции, они могут использоваться как аргументы математических функций и т. д. Наиболее подходящей областью применения этих типов являются бухгалтерские расчеты.

1.1.3 Тип дата-время

Тип дата-время определяется стандартным идентификатором TDateTime и предназначен для одновременного хранения и даты, и времени. Во внутреннем представлении он занимает 8 байт и подобно currency представляет собой вещественное число с фиксированной дробной частью: в целой части числа хранится дата, в дробной - время. Дата определяется как количество суток, прошедших с 30 декабря 1899 года, а время - как часть суток, прошедших с 0 часов, так что значение 36444,837 соответствует дате 11.10.1999 и времени 20:05. Количество суток может быть и отрицательным, однако значения меньшие -693594 (соответствует дате 00.00.0000 от Рождества Христова) игнорируются функциями преобразования даты к строковому типу.

Над данными типа TDateTime определены те же операции, что и над вещественными числами, а в выражениях этого типа могут участвовать константы и переменные целого и вещественного типов.

Поскольку тип TDateTime совместим с форматом вещественных чисел, можно без труда определить дату, отстоящую от заданной на сколько-то дней вперед или назад: для этого достаточно соответственно прибавить к заданной дате или отнять от нее нужное целое число.

1.2 Структурированные типы

Любой из структурированных типов (а в Object Pascal их четыре: массивы, записи, множества и файлы) характеризуется множественностью образующих этот тип элементов. Каждый элемент, в свою очередь, может принадлежать структурированному типу, что позволяет говорить о возможной вложенности типов. В Object Pascal допускается произвольная глубина вложенности типов, однако суммарная длина любого из них во внутреннем представлении не должна превышать 2 Гбайт .

В целях совместимости со стандартным Паскалем в Object Pascal разрешается перед описанием структурированного типа ставить зарезервированное слово packed , предписывающее компилятору по возможности экономить память, отводимую под объекты структурированного типа; но компилятор фактически игнорирует это указание: “упаковка” данных в Object Pascal осуществляется автоматачески везде, где это возможно.

1.2.1 Массивы

Массивы в Object Pascal во многом схожи с аналогичными типами данных в других языках программирования. Отличительная особенность массивов заключается в том, что все их компоненты суть данные одного типа (возможно, структурированного). Эти компоненты можно легко упорядочить и обеспечить доступ к любому из них простым указанием его порядкового номера.

Описание типа массива задается следующим образом:

<имя типа> = array [ <сп.инд.типов> ] of <тип>;

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор; array, of - зарезервированные слова {массив, из); <сп.инд.типов> - список из одного или нескольких индексных типов, разделенных запятыми; квадратные скобки, обрамляющие список, - требование синтаксиса; <тип> - любой тип Object Pascal.

В качестве индексных типов в Object Pascal можно использовать любые порядковые типы, имеющие мощность не более 2 Гбайт (т. е. кроме LongWord и Int64 )

Глубина вложенности структурированных типов вообще, а, следовательно, и массивов - произвольная, поэтому количество элементов в списке индексных типов (размерность массива) не ограничено, однако суммарная длина внутреннего представления любого массива не может быть больше 2 Гбайт. В памяти ПК элементы массива следуют друг за другом так, что при переходе от младших адресов к старшим наиболее быстро меняется самый правый индекс массива.

В Object Pascal можно одним оператором присваивания передать все элементы одного массива другому массиву того же типа.

1.2.2 Записи

Запись - это структура данных, состоящая из фиксированного количества компонентов, называемых полями записи. В отличие от массива компоненты (поля) записи могут быть различного типа. Чтобы можно было ссылаться на тот или иной компонент записи, поля именуются.

Структура объявления типа записи такова:

<имятипа> = record <сп.полей> end;

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор; record/ end - зарезервированные слова {запись, конец); <сп.полей> - список полей; представляет собой последовательность разделов записи, между которыми ставится точка с запятой.

Каждый раздел записи состоит из одного или нескольких идентификаторов полей, отделяемых друг от друга запятыми.

Предложение case ... of , открывающее вариантную часть, внешне похоже на соответствующий оператор выбора, но на самом деле лишь играет роль своеобразного служебного слова, обозначающего начало вариантной части. Именно поэтому в конце вариантной части не следует ставить end как пару к case...of . (Поскольку вариантная часть - всегда последняя в записи, за ней все же стоит end, но лишь как пара к record). Ключ выбора в предложении case…of фактически игнорируется компилятором: единственное требование, предъявляемое к нему в Object Pascal, состоит в том, чтобы ключ определял некоторый стандартный или предварительно объявленный порядковый тип.

Имена полей должны быть уникальными в пределах той записи, где они объявлены, однако, если записи содержат поля-записи, т. е. вложены одна в другую, имена могут повторяться на разных уровнях вложения.

1.2.3 Множества

Множества - это наборы однотипных логически связанных друг с другом объектов. Характер связей между объектами лишь подразумевается программистом и никак не контролируется Object Pascal. Количество элементов, входящих во множество, может меняться в пределах от 0 до 256 (множество, не содержащее элементов, называется пустым). Именно непостоянством количества своих элементов множества отличаются от массивов и записей.

Два множества считаются эквивалентными тогда и только тогда, когда все их элементы одинаковы, причем порядок следования элементов в множестве безразличен. Если все элементы одного множества входят также и в другое, говорят о включении первого множества во второе. Пустое множество включается в любое другое.

Описание типа множества имеет вид:

<имя типа> = set of <базовый тип>;

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор; set, of - зарезервированные слова (множество, из); <базовый тип> - базовый тип элементов множества, в качестве которого может использоваться любой порядковый тип, кроме Word, Integer, Longint, Int64 .

Для задания множества используется так называемый конструктор множества: список спецификаций элементов множества, отделенных друг от друга запятыми; список обрамляется квадратными скобками. Спецификациями элементов могут быть константы или выражения базового типа, а также тип-диапазон того же базового типа.

Внутреннее устройство множества таково, что каждому его элементу ставится в соответствие один двоичный разряд (один бит); если элемент включен во множество, соответствующий разряд имеет значение 1, в противном случае - 0. В то же время минимальной единицей памяти является один байт, содержащий 8 бит, поэтому компилятор выделил множествам по одному байту, и в результате мощность каждого из них стала равна 8 элементам. Максимальная мощность множества - 256 элементов. Для таких множеств компилятор выделяет по 16 смежных байт.

И еще один эксперимент: измените диапазон базового типа на 1..256. Хотя мощность этого типа составляет 256 элементов, при попытке компиляции программы компилятор сообщит об ошибке: Sets may have at most 256 elements (Множества могут иметь не более 256 элементов) т. к. нумерация элементов множества начинается с нуля независимо от объявленной в программе нижней границы. Компилятор разрешает использовать в качестве базового типа целочисленный тип-диапазон с минимальной границей 0 и максимальной 255 или любой перечисляемый тип не более чем с 256 элементами (максимальная мощность перечисляемого типа - 65536 элементов).

1.3 Строки

Для обработки текстов в Object Pascal используются следующие типы:

короткая строка shortString или string [n] , где n <= 255;

длинная строка string ;

широкая строка WideString ;

нуль-терминальная строка pchar .

Общим для этих типов является то, что каждая строка трактуется как одномерный массив символов, количество символов в котором может меняться в работающей программе: для string [n] длина строки меняется от 0 до n, для string и pchar - от 0 до 2 Гбайт.

В стандартном Паскале используются только короткие строки String [n] . В памяти такой строке выделяется n+i байт, первый байт содержит текущую длину строки, а сами символы располагаются, начиная со 2-го по счету байта. Поскольку для длины строки в этом случае отводится один байт, максимальная длина короткой строки не может превышать 255 символов. Для объявления короткой строки максимальной длины предназначен стандартный тип ShortString (эквивалент String ).

В Windows широко используются нуль-терминальные строки, представляющие собой цепочки символов, ограниченные символом #о. Максимальная длина такой строки лимитируется только доступной памятью и может быть очень большой.

В 32-разрядных версиях Delphi введен новый тип string , сочетающий в себе удобства обоих типов. При работе с этим типом память выделяется по мере надобности (динамически) и ограничена имеющейся в распоряжении программы доступной памятью.

1.4 Указатели и динамическая память

1.4.1 Динамическая память

Динамическая память - это оперативная память ПК, предоставляемая программе при ее работе. Динамическое размещение данных означает использование динамической памяти непосредственно при работе программы. В отличие от этого статическое размещение осуществляется компилятором Object Pascal в процессе компиляции программы. При динамическом размещении заранее не известны ни тип, ни количество размещаемых данных.

1.4.2 Указатели

Оперативная память ПК представляет собой совокупность ячеек для хранения информации - байтов, каждый из которых имеет собственный номер. Эти номера называются адресами, они позволяют обращаться, к любому байту памяти. Object Pascal предоставляет в распоряжение программиста гибкое средство управления динамической памятью - так называемые указатели. Указатель - это переменная, которая в качестве своего значения содержит адрес байта памяти. С помощью указателей можно размещать в динамической памяти любой из известных в Object Pascal типов данных. Лишь некоторые из них (Byte, Char, ShortInt, Boolean ) занимают во внутреннем представлении один байт, остальные - несколько смежных. Поэтому на самом деле указатель адресует лишь первый байт данных.

Как правило, указатель связывается с некоторым типом данных. Такие указатели будем называть типизированными. Для объявления типизированного указателя используется значок ^, который помещается перед соответствующим типом.

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

Указатели такого рода будем называть нетипизированньти. 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 Object Pascal можно передавать значения только между указателями, связанными с одним и тем же типом данных.

1.4.3 Выделение и освобождение динамической памяти

Вся динамическая память в Object Pascal рассматривается как сплошной массив байтов, который называется кучей.

Память под любую динамически размещаемую переменную выделяется процедурой New. Параметром обращения к этой процедуре является типизированный указатель. В результате обращения указатель приобретает значение, соответствующее адресу, начиная с которого можно разместить данные. Значение, на которое указывает указатель, т. е. собственно данные, размещенные в куче, обозначаются значком ^, который ставится сразу за указателем. Если за указателем нет значка ^, то имеется в виду адрес, по которому размещены данные. Имеет смысл еще раз задуматься над только что сказанным: значением любого указателя является адрес, а чтобы указать, что речь идет не об адресе, а о тех данных, которые размещены по этому адресу, за указателем ставится ^ (иногда об этом говорят как о разыменовании указателя).

Динамически размещенные данные можно использовать в любом месте программы, где это допустимо для констант и переменных соответствующего типа

Динамическую память можно не только забирать из кучи, но и возвращать обратно. Для этого используется процедура Dispose. Например, операторы

Dispose(pJ);

Dispose(pR);

вернут в кучу память, которая ранее была закреплена за указателями pJ и pR (см. выше).

Замечу, что процедура Dispose (pPtr) не изменяет значения указателя pPtr, а лишь возвращает в кучу память, ранее связанную с этим указателем. Однако повторное применение процедуры к свободному указателю приведет к возникновению ошибки периода исполнения. Освободившийся указатель программист может пометить зарезервированным словом nil.

1.5 Псевдонимы типов

Для любого типа можно объявить сколько угодно псевдонимов. Например:

TMyInteger = Integer;

В дальнейшем псевдоним можно использовать так же, как и базовый тип:

Mylnt: TMyInteger;

Mylnt:= 2*Round(pi);

Такого рода псевдонимы обычно используются для повышения наглядности кода программы. Однако в Object Pascal можно объявлять строго типизированные псевдонимы добавлением зарезервированного слова type перед именем базового типа:

TMyIntegerType = type Integer;

MylntVar: TMyIntegerType;

С точки зрения компилятора, типизированные псевдонимы совместимы с базовым типом в различного рода выражениях, но фактически они объявляют новый тип данных, поэтому их нельзя использовать в качестве формальных параметров обращения к подпрограммам вместо базового типа. Если, например, объявленапроцедура

function MylntFunc(APar: integer): Integer;

то такое обращение к ней

MylntFunc(MylntVar)

будет расценено компилятором как ошибочное.

Строго типизированные псевдонимы заставляют компилятор вырабатывать информацию о типе для этапа прогона программы (RTTI - Run-Time Type Information). Эта информация обычно используется средой Delphi для обеспечения функционирования разного рода редакторов.

Наиболее важными элементами программы являются переменные. Именно они влияют на ход событий в программе во время ее выполнения. Например, если бы мы не указали значение переменной Name в , кому было бы адресовано приветствие, выведенное программой?

Переменные могут содержать совершенно различные данные. Например, в одной переменной может храниться чье-то имя, в другой – год рождения, в – третьей – рост и т.д. Такие разные данные и представляются компьютером по-разному. Имя – это строка символов, год рождения – целое число, рост – вещественное число (например, рост равен 1.72 м).

Способ представления данных компьютером определяется их типом . Кроме того, тип данных определяет, какие действия разрешается выполнять над этими данными.

Ниже перечислены основные стандартные типы данных языка Турбо-Паскаль:

1. INTEGER – целочисленные данные в диапазоне от –32768 до 32767, в памяти занимают два байта;
2. REAL – вещественные числа в диапазоне от 2.9´10 -39 (2.9E-39) до 1.7´10 38 (1.7E38), занимают шесть байт;
3. CHAR – отдельный символ, один байт;
4. STRING – строка символов, количество символов в строке (длина строки) ограничивается числом N в квадратных скобках, занимает N+1 байт (если число N не указано, то максимальная длина строки равна 255 символов);
5. BOOLEAN – логический тип, имеет два значения: FALSE (ложь) и TRUE (истина), один байт.

Заметим, что типы INTEGER, CHAR, и BOOLEAN относятся к порядковым типам (ordinal types).

Как Вы, наверное, помните, при описании переменной после ее имени ставится двоеточие, а затем указывается тип. Если несколько переменных имеют одинаковый тип, их имена можно перечислить через запятую.

Пример описания переменных различных типов:

Delphi/Pascal

var a, b, c: integer; sum: real; Alpha, Beta: char; S: string; S_1: string; t: boolean;

Заметьте, что переменная S_1 является строкой символов, но при ее описании не указывается длина. В таком случае компилятор сам устанавливает максимально возможную длину – 255 символов.

Для хранения целых и вещественных чисел существуют и другие предопределенные типы данных. Их характеристики приведены в таблицах ниже. Сравните эти типы с типами INTEGER и REAL, также приведенными в таблицах.

Вещественные типы данных

Какой тип данных использовать

Столько разных типов, скажете Вы, и какой же из них использовать?
Это зависит от поставленной перед Вами задачи. Например, Вам нужна переменная, в которой Вы будете хранить рост некоторого человека (вещественное значение): в этом случае достаточно использовать тип SINGLE. Если какая-то переменная используется у Вас для подсчета количества определенных объектов (целое положительное значение), то прикиньте, может ли быть это число больше 255, если нет – используйте BYTE, если же может – Вам не обойтись без WORD, а в некоторых случаях может понадобиться и LONGINT.

Чтобы узнать о различных типах побольше, нажмите Shift+F1 в среде Турбо-Паскаль (появится окно индекса помощи), а затем выбирайте интересующий Вас объект (например, наберите ‘type’ или ‘real’).

Простейшим числовым типом данных в Паскале являются целые типы, предназначенные для хранения целых чисел. Целые числа в Паскале принято делить на два типа: со знаком и без знака. Числа со знаком – это целочисленный тип, в который входят как положительные, так и отрицательные числа, без знака – только положительные.

Ниже приведены две таблицы с целочисленными типами. Сначала выпишем типы целых чисел со знаком :

А это целочисленные типы без знака :

Как видно, в первой колонке стоит название типа, во второй – количество байт, занимаемое в памяти числами этого типа, в третьей – соответственно диапазон возможных значений. В числах со знаком есть два типа – integer и longint (буквально «целый» и «длинный целый»), которые являются синонимами. То есть вы можете в разделе описаний использовать как одно название, так и другое.

Аналогично во второй таблице (неотрицательные целые числа в Паскале) есть также два целочисленных типа-синонима размером 4 байта – longword и cardinal , поэтому используйте либо одно, либо другое.

Ещё можно заметить, что если числа первой таблицы условно перенести в правую часть относительно нуля (сдвинуть интервал вправо так, чтобы минимальным числом оказался 0), то мы получим интервалы целых чисел второй таблицы, лежащие в соответствующих строках. Так, если в 1-байтовом типе shortint к левой и правой границам прибавить 128, то получим тип byte (0..255); если в 2-байтовом типе smallint к границам прибавить 32768, то получим соответствующий 2-байтовый тип без знака word (0..65535) и т.д.

Всё это случается потому, что в целочисленных типах без знака числа могут быть разделены ровно надвое: половина чисел – в отрицательную часть, половина – в положительную. А почему тогда в числах со знаком левая граница по абсолютной величине на 1 больше за правую границу? – спросите вы. Например, в типе shortint минимум -128, тогда как максимум всего 127 (по модулю на 1 меньше). А это потому, что в правую часть входит также и 0, и об этом надо знать и помнить.

Так зачем же целые числа в Паскале делить на столько типов? Почему не обойтись, например, наибольшим из целочисленных типов в PascalABC.Net и Free Pascal – int64 – это почти 9 с половиной квинтиллионов (!) как с минусом, так и с плюсом? Да по простой банальной (?) причине – экономия памяти. Если вам надо сложить два небольших однобайтовых положительных числа (0..255), а вы эти числа описали как int64 (8 байт), то на это ушло в 8 раз больше памяти. А если программа большая и переменных много, то экономия памяти встает очень резко. Причем нет смысла использовать целые типы со знаком, если в задаче речь идет о таких величинах, как длина, масса, расстояние, время и т.п.

В разделе сайта Задачник Абрамяна (подраздел Integer) понаблюдайте за использованием различных целочисленных типов в Паскале.