К порядковым типам относятся (см. рис.4.1) целые, логический, символьный, перечисляемый и тип-диапазон. К любому из них применима функция ORD(X), которая возвращает порядковый номер значения выражения X. Для целых типов функция ORD(X) возвращает само значение X, т.е. ORD(X) = X для X, принадлежащего любому шелому 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 155 (символьный), от 0 до 65535 (перечисляемый). Тип-диапазон сохраняет все свойства базового порядкового типа, поэтому результат применения к нему функции ORD(X) 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(X)- 1), т.е.
ORD(PRED(X)) = ORD(X) - 1;
SUCC (X) - возвращает следующее значение порядкового типа, которое соответствует порядковому номеру ORD(X) +1, т.е.
ORD(SUCC(X)) = ORD(X) + 1.
Например, если в программе определена переменная
то функция PRED(C) вернет значение "4", а функция SUCC(C) - значение "6".
Если представить себе любой порядковый тип как упорядоченное множество значий, возрастающих слева направо и занимающих на числовой оси некоторый отрезок, то функция PRED(X) не определена для левого, a SUCC(X) - для правого конца этого отрезка.
Целые типы. Диапазон возможных значений целых типов зависит от их внутреннего представления, которое может занимать один, два или четыре байта. В табл. 4.1 приводится название целых типов, длина их внутреннего представления в байтах и диапазон возможных значений.
Таблица 4.1
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» INTEGER, который, в свою очередь, включает в себя SHORTINT.
Перечень процедур и функций, применимых к целочисленным типам, приведен в табл.4.2. Буквами b, s, w, i, l обозначены выражения соответственно типа BYTE, SHORTINT, WORD, INTEGER и LONGINT, x - выражение любого из этих типов; буквы vb, vs, vw, vi, vl, vx обозначают переменные соответствующих типов. В квадратных скобках указывается необязательный параметр.
Таблица 4.2
| Стандартные процедуры и функции, применимые к целым типам | ||
| Обращение | Тип результата | Действие |
| abs (x) | x | Возвращает модуль х |
| chr(b) | Char | Возвращает символ по его коду |
| dec (vx[, i]) | - | Уменьшает значение vx на i, а при отсутствии i -на 1 |
| inc(vx[, i]) | - | Увеличивает значение vx на i, а при отсутствии i - на 1 |
| Hi(i) | Byte | Возвращает старший байт аргумента |
| Hi(w) | To же | То же |
| Lo(i) | " | Возвращает младший байт аргумента |
| Lo (w) | " | То же |
| odd(l) | Boolean | Возвращает True, если аргумент - нечетное число |
| Random (w) | Как у параметра | Возвращает псевдослучайное число, равномерно распределенное в диапазоне 0...(w-l) |
| sgr (x) | X | Возвращает квадрат аргумента |
| swap (i) | Integer | Меняет местами байты в слове |
| swap (w) | Word |
При действиях с целыми числами тип результата будет соответствовать типу операндов, а если операнды относятся к различным целым типам, - типу того операнда, который имеет максимальную мощность (максимальный диапазон значений). Возможное переполнение результата никак не контролируется, что может привести к недоразумениям, например:
а:= 32767; {Максимально возможное значение типа INTEGER}
х:= а + 2; {Переполнение при вычислении этого выражения!}
у:= LongInt(а)+2; {Переполнения нет после приведения переменной к более мощному типу}
WriteLn(x:10:0, у:10:0)
В результате прогона программы получим
Логический тип . Значениями логического типа может быть одна из предварительно объявленных констант FALSE (ложь) или TRUE (истина). Для них справедливы правила:
False < True;
succ(False)= True;
pred(True) = False.
Поскольку логический тип относится к порядковым типам, его можно использовать в операторе счетного типа, например:
for 1:= False to True do ....
Символьный тип. Значением 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 используется код ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией). Это 7-битный код, т.е. с его помощью можно закодировать лишь 128 символов в диапазоне от 0 до 127. В то же время в 8-битном байте, отведенном для хранения символа в Турбо Паскале, можно закодировать в два раза больше символов в диапазоне от 0 до 255. Первая половина символов ПК с кодами 0...127 соответствует стандарту ASCII (табл. 4.3). Вторая половина символов с кодами 128...255 не ограничена жесткими рамками стандарта и может меняться на ПК разных типов (в прил.2 приведены некоторые распространенные варианты кодировки этих символов).
Таблица 4.3
| Кодировка символов в соответствии со стандартом ASCII | |||||||
| Код | Символ | Код | Символ | Код | Символ | Код | Символ |
| NUL | BL | ® | " | ||||
| ЗОН | ! | A | a | ||||
| STX | " | В | b | ||||
| ЕТХ | # | С | с | ||||
| EOT | $ | D | d | ||||
| ENQ | % | E | e | ||||
| АСК | & | F | f | ||||
| BEL | " | G | g | ||||
| BS | ( | H | h | ||||
| НТ | ) | I | i | ||||
| LF | * | J | j | ||||
| VT | + | k | k | ||||
| FF | , | L | i | ||||
| CR | - | M | m | ||||
| SO | . | N | n | ||||
| SI | / | О | |||||
| DEL | p | P | |||||
| DC1 | Q | q | |||||
| DC2 | R | r | |||||
| DC3 | S | s | |||||
| DC4 | T | t | |||||
| NAK | U | u | |||||
| SYN | V | V | |||||
| ETB | w | w | |||||
| CAN | X | X | |||||
| EM | У | У | |||||
| SUB | : | z | z | ||||
| ESC | / | [ | { | ||||
| FS | < | \ | l | ||||
| GS | = | ] | } | ||||
| RS | > | ^ | ~ | ||||
| US | ? | - | n |
Символы с кодами 0...31 относятся к служебным кодам. Если эти коды используются в символьном тексте программы, они считаются пробелами. При использовании их в операциях ввода-вывода они могут иметь следующее самостоятельное значение:
| Символ | Код | Значение |
| BEL | Звонок; вывод на экран этого символа сопровождается звуковым сигналом | |
| НТ | Горизонтальная табуляция; при выводе на экран смещает курсор в позицию, кратную 8, плюс 1 (9, 17, 25 и т.д.) | |
| LF | Перевод строки; при выводе его на экран все последующие символы будут выводиться, начиная с той же позиции, но на следующей строке | |
| VT | Вертикальная табуляция; при выводе на экран заменяется специальным знаком | |
| FF | Прогон страницы; при выводе на принтер формирует страницу, при выводе на экран заменяется специальным знаком | |
| CR | Возврат каретки; вводится нажатием на клавишу Enter (при вводе с помощью READ или READLN означает команду «Ввод» и в буфер ввода не помещается; при выводе означает команду «Продолжить вывод с начала текущей строки») | |
| SUB | Конец файла; вводится с клавиатуры нажатием Ctrl-Z; при выводе заменяется специальным знаком | |
| SSC | Конец работы; вводится с клавиатуры нажатием на клавишу ESC; при выводе заменяется специальным знаком |
К типу CHAR применимы операции отношения, а также встроенные функции: СНR(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, например:
cl:= UpCase("s") ;
c2:= UpCase ("Ф") ;
WriteLn(cl," ",c2)
Так как функция UPCASE не обрабатывает кириллицу, в результате прогона этой
программы на экран будет выдано
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. Если, например, в программе используются данные, связанные с месяцами года, то такой фрагмент программы:
ТипМесяц=(янв,фев,мар,апр,май,июн,июл,авг,сен,окт,ноя,дек);
месяц: ТипМесяц;
if месяц = авг then WriteLn("Хорошо бы поехать к морю!");
был бы, согласитесь, очень наглядным. Увы! В Турбо Паскале нельзя использовать кириллицу в идентификаторах, поэтому мы вынуждены писать так:
TypeMonth=(jan,feb,mar,may,jun,jul,aug,sep,oct,nov,dec);
month: TypeMonth;
if month = aug then WriteLn("Хорошо бы поехать к морю!");
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 О, 1 и т.д.
Использование перечисляемых типов повышает надежность программ благодаря возможности контроля тех значений, которые получают соответствующие переменные. Пусть, например, заданы такие перечисляемые типы:
colors = (black, red, white);
ordenal= (one, two, three);
days = (monday, tuesday, Wednesday);
С точки зрения мощности и внутреннего представления все три типа эквивалентны:
ord(black)=0, ..., ord(white)=2,
ord(one)=0, ...ord(three)=2,
ord(monday)=0, ...ord(Wednesday)=2.
Однако, если определены переменные
col:colors; num:ordenal;
то допустимы операторы
num:= succ(two);
day:= pred(tuesday);
но недопустимы
Как уже упоминалось, между значениями перечисляемого типа и множеством целых чисел существует однозначное соответствие, задаваемое функцией ORD(X). В Турбо Паскале допускается и обратное преобразование: любое выражение типа WORD можно преобразовать в значение перечисляемого типа, если только значение целочисленного выражения не превышает мощное1™ перечисляемого типа. Такое преобразование достигается применением автоматически объявляемой функции с именем перечисляемого типа (см. п. 4.4). Например, для рассмотренного выше объявления типов эквивалентны следующие присваивания:
col:= colors(0);
Разумеется, присваивание
будет недопустимым.
Переменные любого перечисляемого типа можно объявлять без предварительного описания этого типа, например:
col: (black, white, green);
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.
Например:
digit = "0".."9";
Тип-диапазон необязательно описывать в разделе TYPE, а можно указывать непосредственно при объявлении переменной, например:
Ichr: "A".."Z";.
При определении типа-диапазона нужно руководствоваться следующими правилами:
days = (mo,tu,we,th,fr,sa,su);
WeekEnd = sa .. su;
то ORD(W) вернет значение 5 , в то время как PRED(W) приведет к ошибке.
В стандартную библиотеку Турбо Паскаля включены две функции, поддерживающие работу с типами-диапазонами:
НIGН(Х) - возвращает максимальное значение типа-диапазона, к которому принадлежит переменная X;
LOW(X) -возвращает минимальное значение типа-диапазона.
Следующая короткая программа выведет на экран строку
WriteLn(Low(k),"..",High(k))
Множество целых чисел бесконечно, но мы всегда можем подобрать такое число бит, чтобы представить любое целое число, возникающее при решении конкретной задачи. Множество действительных чисел не только бесконечно, но еще и непрерывно, поэтому, сколько бы мы не взяли бит, мы неизбежно столкнемся с числами, которые не имеют точного представления. Числа с плавающей запятой - один из возможных способов предсталения действительных чисел, который является компромиссом между точностью и диапазоном принимаемых значений.
Число с плавающей запятой состоит из набора отдельных разрядов, условно разделенных на знак, экспоненту порядок и мантиссу. Порядок и мантисса - целые числа, которые вместе со знаком дают представление числа с плавающей запятой в следующем виде:
Математически это записывается так:
(-1) s × M × B E , где s - знак, B-основание, E - порядок, а M - мантисса.
Основание определяет систему счисления разрядов. Математически доказано, что числа с плавающей запятой с базой B=2 (двоичное представление) наиболее устойчивы к ошибкам округления, поэтому на практике встречаются только базы 2 и, реже, 10. Для дальнейшего изложения будем всегда полагать B=2, и формула числа с плавающей запятой будет иметь вид:
(-1) s × M × 2 E
Что такое мантисса и порядок? Мантисса – это целое число фиксированной длины, которое представляет старшие разряды действительного числа. Допустим наша мантисса состоит из трех бит (|M|=3). Возьмем, например, число «5», которое в двоичной системе будет равно 101 2 . Старший бит соответствует 2 2 =4, средний (который у нас равен нулю) 2 1 =2, а младший 2 0 =1. Порядок – это степень базы (двойки) старшего разряда. В нашем случае E=2. Такие числа удобно записывать в так называемом «научном» стандартном виде, например «1.01e+2». Сразу видно, что мантисса состоит из трех знаков, а порядок равен двум.
Допустим мы хотим получить дробное число, используя те же 3 бита мантиссы. Мы можем это сделать, если возьмем, скажем, E=1. Тогда наше число будет равно
1.01e+1 = 1×2 1 +0×2 0 +1×2 -1 =2+0,5=2,5
Очевидно, что таким образом одно и то же число можно представить по-разному. Рассмотрим пример с длиной мантиссы |M|=4. Число «2» можно представить в следующем виде:
2 = 10 (в двоичной системе) = 1.000e+1 = 0.100e+2 = 0.010e+3.
Поэтому уже в самых первых машинах числа представляли в так называемом нормализованном виде , когда первый бит мантиссы всегда подразумевался равным единице.
Это экономит один бит (так как неявную единицу не нужно хранить в памяти) и обеспечивает уникальность представления числа. В нашем примере «2» имеет единственное представление («1.000e+1»), а мантисса хранится в памяти как «000», т.к. старшая единица подразумевается неявно. Но в нормализованном представлении чисел возникает новая проблема - в такой форме невозможно представить ноль.
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
| Название | Длина, байт | Диапазон значений |
| Cardinal | 4 | 0. .. 2 147 483 647 |
| Byte | 1 | 0...255 |
| Shortint | 1 | -128...+127 |
| Smallint | 2 | -32 768...+32 767 |
| Word | 2 | 0...65 535 |
| Integer | 4 | |
| Longint | 4 | -2 147 483 648...+2 147 483 647 |
| Int64 | 8 | -9*1018...+9*1018 |
| LongWord | 4 | 0. . .4 294 967 295 |
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
| Обращение | Тип результата | Действие |
| abs (x) | x | Возвращает модуль x |
| chr(b) | Char | Возвращает символ по его коду |
| dec (vx [, i]) | - | Уменьшает значение vx на i, а при отсутствии i - на 1 |
| inc(vx[,i]) | - | Увеличивает значение vx на i, а при отсутствии i -на 1 |
| Hi(w) | Byte | Возвращает старший бант аргумента |
| Hi(I) | То же | Возвращает третий по счету байт |
| Lo(i) | “ | Возвращает младший байт аргумента |
| Lo(w) | “ | То же |
| odd(l) | Boolean | Возвращает True, если аргумент-нечетное число |
| Random(w) | Как у параметра | Возвращает псевдослучайное число, равномерно распределенное в диапазоне 0...(w-l) |
| sqr(x) | X | Возвращает квадрат аргумента |
| swap(i) | Integer | Меняет местами байты в слове |
| swap (w) | Word | Тоже |
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
| Код | Символ | Код. | Символ | Код. | Символ | Код | Символ |
| 0 | NUL | 32 | BL | 64 | @ | 96 | " |
| 1 | ЗОН | 33 | ! | 65 | А | 97 | а |
| 2 | STX | 34 | “ | 66 | В | 98 | b |
| 3 | ЕТХ | 35 | # | 67 | С | 99 | с |
| 4 | EOT | 36 | $ | 68 | D | 100 | d |
| 5 | ENQ | 37 | % | 69 | Е | 101 | е |
| 6 | ACK | 38 | & | 70 | F | 102 | f |
| 7 | BEL | 39 | " | 71 | G | 103 | д |
| 8" | BS | 40 | ( | 72 | Н | 104 | h |
| 9 | HT | 41 | ) | 73 | I | 105 | i |
| 10 | LF | 42 | * | 74 | J | 106 | j |
| 11 | VT | 43 | + | 75 | К | 107 | k |
| 12 | FF | 44 | F | 76 | L | 108 | 1 |
| 13 | CR | 45 | - | 77 | М | 109 | m |
| 14 | SO | 46 | 78 | N | 110 | n | |
| 15 | SI | 47 | / | 79 | 0 | 111 | о |
| 16 | DEL | 48 | 0 | 80 | Р | 112 | P |
| 17 | DC1 | 49 | 1 | 81 | Q | 113 | q |
| 18 | DC2 | 50 | 2 | 82 | R | 114 | r |
| 19 | DC3 | 51 | 3 | 83 | S | 115 | s |
| 20 | DC 4 | 52 | 4 | 84 | Т | 116 | t |
| 21 | NAK | 53 | 5 | 85 | U | 117 | u |
| 22 | SYN | 54 | 6 | 86 | V | 118 | v |
| 23 | ETB | 55 | 7 | 87 | W | 119 | W |
| 24 | CAN | 56 | 8 | 88 | х | 120 | x |
| 25 | EM | 57 | 9 | 89 | Y | 121 | У |
| 26 | SUB | 58 | : | 90 | Z | .122 | z |
| 27 | ESC | 59 | ; | 91 | t | 123 | { |
| 28 | FS | 60 | < | 92 | \ | 124 | 1 |
| 29 | GS | 61 | = | 93 | ] | 125 | } |
| 30 | RS | 62 | > | 94 | Л | 126 | ~ |
| 31 | US | 63 | F | 95 | 127 | r |
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.
ЛЕКЦИЯ 2
Основы программирования.
Введение в Pascal. Типы данных. Операции.
Алфавит языка Pascal
Любой естественный язык состоит из таких элементов, как символы, слова, словосочетания, предложения. В языке программирования также есть аналогичные элементы: символы, слова, выражения (словосочетания), операторы (предложения).
Слова образуются из совокупности символов. Выражения - это группы слов, а операторы - это комбинации слов и выражений. Символы языка - есть элементарные знаки (буквы), которые используются для составления каких-то текстов. Так вот, набор этих символов и образует алфавит языка.
Алфавит языка Pascal состоит из:
1.прописных и строчных букв латинского алфавита, в который входят следующие символы:
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z - прописные буквы;
A b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z - строчные буквы;
2. десятичные арабские цифры: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9;
3. шестнадцатеричные цифры (строятся из десятичных цифр и букв от A до F);
4. 32 прописные и строчные буквы русского алфавита;
5. специальные символы:
Комбинации специальных символов могут образовывать составные символы:
: = присваивание;
< > не равно;
>= больше или равно;
<= меньше или равно;
Диапазон значений;
(* *) или { }- комментарий.
Структура Pascal-программы
Для того чтобы Pasсal-компилятор правильно понял, какие именно действия от него ожидаются, ваша программа должна быть оформлена в полном соответствии с синтаксисом (правилами построения программ) этого языка.
Любая Pascal-программа может состоять из следующих блоков (квадратными скобками здесь и далее помечены необязательные части):
program <имя_программы>;
[ uses <имена_подключаемых_модулей>;]
[ label <список_меток>;]
[ const <имя_константы> = <значение_константы>;]
[ type <имя_типа> = <определение_типа>;]
[ var <имя_переменной> : <тип_переменной>;]
[ procedure <имя_процедуры> <описание_процедуры>;]
[ function <имя_функции> <описание_функции>;]
begin {начало основного тела программы}
<операторы>
end. (* конец основного тела программы *)
Поздние версии компиляторов языка Pascal уже не требуют указывать название программы, то есть строку program <имя_программы>; можно опустить. Но это возможно только в том случае, если вся программа содержится в одном модуле-файле. Если же программа состоит из нескольких самостоятельных кусков - модулей, то каждый из них должен иметь заголовок (program или unit).
Любой из перечисленных необязательных разделов может встречаться в тексте программы более одного раза, их общая последовательность также может меняться, но при этом всегда должно выполняться главное правило языка Pascal: прежде чем объект будет использован, он должен быть объявлен и описан.
Компиляторы языка Pascal не различают строчные и прописные буквы, а пробельные символы игнорируют, поэтому текст программы можно структурировать так, чтобы читать и отлаживать его было наиболее удобно.
Директивы компилятора
Строка, начинающаяся символами {$, является не комментарием, а директивой компилятора - специальной командой, от которой зависит процесс компиляции и выполнения программы. Директивы мы будем рассматривать в тех разделах, к которым они относятся "по смыслу".
Например, строка {$I-,Q+} отключает контроль правильности ввода-вывода, но включает контроль переполнения при вычислениях.
Идентификаторы
Имена, даваемые программным объектам (константам, типам, переменным, функциям и процедурам, да и всей программе целиком) называются идентификаторами. Они могут состоять только из цифр, латинских букв и знака "_" (подчеркивание). Однако цифра не может начинать имя. Идентификаторы могут иметь любую длину, но если у двух имен первые 63 символа совпадают, то такие имена считаются идентичными.
Вы можете давать программным объектам любые имена, но необходимо, чтобы они отличались от зарезервированных слов, используемых языком Pascal, потому что компилятор все равно не примет переменные с "чужими" именами.
Приведем список наиболее часто встречающихся зарезервированных слов:
array implementation shl
case interface string
const label then
file pointer uses
far procedure var
for program while
forward record with
function repeat xor
Переменные и типы данных
Переменная - это программный объект, значение которого может изменяться в процессе работы программы.
Тип данных - это характеристика диапазона значений, которые могут принимать переменные, относящиеся к этому типу данных.
Все используемые в программе переменные должны быть описаны в специальном разделе var по следующему шаблону:
var <имя_переменной_1> [, <имя_переменной_2, _>] : <имя_типа_1>;
<имя_переменной_3> [, <имя_переменной_4, _>] : <имя_типа_2>;
Язык Pascal обладает большим набором разнообразных типов данных, однако сейчас мы укажем лишь некоторые из них. Обо всех же типах данных мы поговорим далее.
Константы
Константа - это объект, значение которого известно еще до начала работы программы.
Константы необходимы для оформления наглядных программ, незаменимы при использовании в тексте программы многократно повторяемых значений, удобны в случае необходимости изменения этих значений сразу во всей программе.
В языке Pascal существует три вида констант:
Неименованные константы (цифры и числа, символы и строки, множества);
Именованные нетипизированные константы;
Именованные типизированные константы.
Неименованные константы
Неименованные константы не имеют имен, и потому их не нужно описывать.
Тип неименованной константы определяется автоматически, по умолчанию:
Любая последовательность цифр (возможно, предваряемая знаком "-" или "+" или разбиваемая одной точкой) воспринимается компилятором как неименованная константа - число (целое или вещественное);
Любая последовательность символов, заключенная в апострофы, воспринимается как неименованная константа - строка;
Любая последовательность целых чисел либо символов через запятую, обрамленная квадратными скобками, воспринимается как неименованная константа - множество.
Кроме того, существуют две специальные константы true и false, относящиеся к логическому типу данных.
Примерами использования неименованных констант могут послужить следующие операторы:
real2:= 12.075 + х;
string4:= "abc" + string44;
set5:= * set55;
boolean6:= true;
Нетипизированные константы
Именованные константы, как следует из их названия, должны иметь имя. Стало быть, эти имена необходимо сообщить компилятору, то есть описать в специальном разделе const.
Если не указывать тип константы, то по ее внешнему виду компилятор сам определит, к какому (базовому) типу ее отнести. Любую уже описанную константу можно использовать при объявлении других констант, переменных и типов данных. Вот несколько примеров описания нетипизированных именованных констант:
Типизированные константы
Типизированные именованные константы представляют собой переменные(!) с начальным значением, которое к моменту старта программы уже известно. Следовательно, во-первых, типизированные константы нельзя использовать для определения других констант, типов данных и переменных, а во-вторых, их значения можно изменять в процессе работы программы.
Описание типизированных констант производится по следующему шаблону:
const <имя_константы> : <тип_константы> = <начальное_значение>;
Из приведенных ниже примеров видно, как это сделать:
const n: integer = -10;
b: boolean = true;
Примеры типизированных констант других типов мы будем приводить по мере изучения соответствующих типов данных.
Типы данных языка Pascal
Компиляторы языка Pascal требуют, чтобы сведения об объеме памяти, необходимой для работы программы, были предоставлены до начала ее работы. Для этого в разделе описания переменных (var) нужно перечислить все переменные, используемые в программе. Кроме того, необходимо также сообщить компилятору, сколько памяти каждая из этих переменных будет занимать.
Все это можно сообщить программе, просто указав тип будущей переменной. Имея информацию о типе переменной, компилятор "понимает", сколько байт необходимо отвести под нее, какие действия с ней можно производить и в каких конструкциях она может участвовать.
Для удобства программистов в языке Pascal существует множество стандартных типов данных и плюс к тому возможность создавать новые типы данных на основе уже имеющихся (стандартных или опять-таки определенных самим программистом), которые называются конструируемые.
Разделение на базовые и конструируемые типы данных в языке Pascal показано в таблице:
|
Порядковые(дискретные) типы данных |
Адресные типы данных |
Структурированные типы данных |
||||
|
Арифметические типы данных |
||||||
|
Базовые типы данных |
Логический |
Символьный |
Вещественные |
Нетипизи рованный указатель | ||
|
Конструируемые типы |
Перечисляемый week = (su, mo, tu, we, th, fr,sa); |
Типизированный указатель |
Массив array Строка string Запись record Процедурный Объектный |
|||
|
Интервал (диапазон) |
||||||
|
Типы данных, конструируемые программистом |
||||||
Порядковые типы данных
Среди базовых типов данных особо выделяются порядковые типы. Такое название можно обосновать двояко:
1. Каждому элементу порядкового типа может быть сопоставлен уникальный (порядковый) номер. Нумерация значений начинается с нуля. Исключение - типы данных shortint, integer и longint. Их нумерация совпадает со значениями элементов.
2.Кроме того, на элементах любого порядкового типа определен порядок (в математическом смысле этого слова), который напрямую зависит от нумерации. Таким образом, для любых двух элементов порядкового типа можно точно сказать, который из них меньше, а который - больше.
Стандартные подпрограммы, обрабатывающие порядковые типы данных
Только для величин порядковых типов определены следующие функции и процедуры:
1.Функция ord(x) возвращает порядковый номер значения переменной x (относительно того типа, к которому принадлежит переменная х).
2.Функция pred(x) возвращает значение, предшествующее х (к первому элементу типа неприменима).
3.Функция succ(x) возвращает значение, следующее за х (к последнему элементу типа неприменима).
4.Процедура inc(x) возвращает значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x+1).
5.Процедура inc(x,k) возвращает k-е значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x+k).
6.Процедура dec(x) возвращает значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x-1).
7.Процедура dec(x,k) возвращает k-e значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x-k).
На первый взгляд кажется, будто результат применения процедуры inc(x) полностью совпадает с результатом применения функции succ(x). Однако разница между ними проявляется на границах допустимого диапазона. Функция succ(x) неприменима к максимальному элементу типа, а вот процедура inc(x) не выдаст никакой ошибки, но, действуя по правилам машинного сложения, прибавит очередную единицу к номеру элемента. Номер, конечно же, выйдет за пределы диапазона и за счет усечения превратится в номер минимального значения диапазона. Получается, что процедуры inc() и dec() воспринимают любой порядковый тип словно бы "замкнутым в кольцо": сразу после последнего вновь идет первое значение.
Поясним все сказанное на примере. Для типа данных
type sixteen = 0..15;
попытка прибавить 1 к числу 15 приведет к следующему результату:
Начальная единица будет отсечена, и потому получится, что inc(15)=0.
Аналогичная ситуация на нижней границе допустимого диапазона произвольного порядкового типа данных наблюдается для процедуры dec(x) и функции pred(x):
dec(min_element)= max_element
Типы данных, относящиеся к порядковым
1. Логический тип boolean имеет два значения: false и true, и для них выполняются следующие равенства:
ord(false)=0,
ord(true)=1, false pred(true)=false,
succ(false)=true, inc(true)=false,
inc(false)=true, dec(true)=false,
dec(false)=true. 2. В символьный тип
char входит 256 символов расширенной таблицы
ASCII (например, "a", "b", "я", "7", "#"). Номер
символа, возвращаемый функцией ord(),
совпадает с номером этого символа в
таблице ASCII. 3. Целочисленные
типы данных сведем в таблицу: Тип данных
Количество
байтов
Диапазон
2147483648..2147483647 4. Перечисляемые
типы данных задаются в разделе type явным
перечислением их элементов. Например: type week
=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat) Напомним, что для
этого типа данных: inc(sat) = sun, dec(sun) =
sat. 5. Интервальные
типы данных задаются только границами
своего диапазона. Например: type month = 1..12; budni = mon..fri; 6. Типы данных,
конструируемые программистом, описываются
в разделе type по следующему шаблону: type <имя_типа> =
<описание_типа>; Например: type lat_bukvy =
"a".."z","A".."Z"; Базовые типы данных
являются стандартными, поэтому нет
нужды описывать их в разделе type. Однако
при желании это тоже можно сделать,
например, дав длинным определениям
короткие имена. Скажем, введя новый тип
данных type int = integer; можно немного
сократить текст программы. Вещественные
типы данных
Напомним, что эти
типы данных являются арифметическими,
но не порядковыми. Тип данных
Количество
байтов
Диапазон
(абсолютной величины)
1.5*10-45..3.4*1038 2.9*10-39..1.7*1038 5.0*10-324..1.7*10308 3.4*10-4932..1.1*104932 Конструируемые
типы данных
Эти типы данных
(вместе с определенными для них операциями)
мы будем рассматривать далее на протяжении
нескольких лекций. Операции и
выражения
Арифметические
операции
Поговорим об
операциях - стандартных действиях,
разрешенных для переменных того или
иного базового типа данных. Основу будут
составлять арифметические и логические
операции. Замечание: Все
перечисленные ниже операции (за
исключением унарных "-" и not) требуют двух
операндов. 1. Логические
операции (and – логическое И, or – логическое
ИЛИ, not – логическое НЕ, xor – исключающее
ИЛИ) применимы только к значениям типа
boolean. Их результатом также служат величины
типа boolean. Приведем таблицы значений
для этих операций: true
false true false false false true false false 2. Операции сравнения
(=, <>, >, <, <=, >=) применимы ко всем
базовым типам. Их результатами также
являются значения типа boolean. 3. Операции
целочисленной арифметики применимы
только к целым типам. Их результат -
целое число, тип которого зависит от
типов операндов. a div b - деление а на
b нацело (не нужно, наверное, напоминать,
что деление на 0 запрещено, поэтому в
таких случаях операция выдает ошибку).
Результат будет принадлежать к типу
данных, общему для тех типов, к которым
принадлежат операнды. Например,
(shortint div byte = integer). Пояснить
это можно так: integer - это минимальный
тип, подмножествами которого являются
одновременно и byte, и shortint. a mod b - взятие остатка
при делении а на b нацело. Тип результата,
как и в предыдущем случае, определяется
типами операндов, а 0 является запрещенным
значением для b. В отличие от математической
операции mod, результатом которой всегда
является неотрицательное число, знак
результата "программистской"
операции mod определяется знаком ее
первого операнда. Таким образом, если
в математике (-2 mod 5)=3, то у нас (-2 mod 5)= -2. a shl k - сдвиг значения
а на k битов влево (это эквивалентно
умножению значения переменной а на 2k).
Результат операции будет иметь тот же
тип, что и первый ее операнд (а). a shr k - сдвиг значения
а на k битов вправо (это эквивалентно
делению значения переменной а на 2k
нацело). Результат операции будет иметь
тот же тип, что и первый ее операнд (а). and,or,not,xor - операции
двоичной арифметики, работающие с битами
двоичного представления целых чисел,
по тем же правилам, что и соответствующие
им логические операции. 4. Операции общей
арифметики (+, -, *, /) применимы ко всем
арифметическим типам. Их результат
принадлежит к типу данных, общему для
обоих операндов (исключение составляет
только операция дробного деления /,
результат которой всегда относится к
вещественному типу данных). Другие операции
Существуют и другие
операции, специфичные для значений
некоторых стандартных типов данных
языка Pascal. Эти операции мы рассмотрим
в соответствующих разделах: #, in, +, *, : см.
лекцию 5 «Символы. Строки. Множества» @, ^ : см.
лекцию 7 «Адреса и указатели» Стандартные
арифметические функции
К арифметическим
операциям примыкают и стандартные
арифметические функции. Их список с
кратким описанием мы приводим в таблице. Функция
Описание
Тип аргумента
Тип
результата
Абсолютное
значение (модуль) числа Арифметический Совпадает
с типом аргумента Арктангенс
(в радианах) Арифметический Вещественный Косинус (в
радианах) Арифметический Вещественный Экспонента
(ex) Арифметический Вещественный Взятие
дробной части числа Арифметический Вещественный Взятие целой
части числа Арифметический Вещественный Натуральный
логарифм (по основанию e) Арифметический Вещественный Проверка
нечетности числа Значение
числа Вещественный Округление
к ближайшему целому Арифметический Округление
"вниз" - к ближайшему меньшему
целому Арифметический Синус (в
радианах) Арифметический Вещественный Возведение
в квадрат Арифметический Вещественный Извлечение
квадратного корня Арифметический Вещественный Арифметические
выражения
Все арифметические
операции можно сочетать друг с другом
- конечно, с учетом допустимых для их
операндов типов данных. В роли операндов
любой операции могут выступать переменные,
константы, вызовы функций или выражения,
построенные на основе других операций.
Все вместе и называется выражением. Примеры арифметических
выражений: (x<0) and (y>0) -
выражение, результат которого принадлежит
к типу boolean; z shl abs(k) - вторым
операндом является вызов стандартной
функции; (x mod k) + min(a,b) +
trunc(z) - сочетание арифметических операций
и вызовов функций; odd(round(x/abs(x))) -
"многоэтажное" выражение. Порядок
вычислений
Если в выражении
расставлены скобки, то вычисления
производятся в порядке: чем меньше
глубина вложенности скобок, тем позже
вычисляется заключенная в них операция.
Если же скобок нет, то сначала вычисляются
значения операций с более высоким
приоритетом, затем - с менее высоким.
Несколько подряд идущих операций одного
приоритета вычисляются в последовательности
"слева направо". Таблица 2.1. Приоритеты
(для всех) операций языка Pascal 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. 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: Для всех ординальных типов существуют операции отношения = , = и > , причем предполагается, что оба операнда одного и того же типа. 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: 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): Тип integer включает в себя множество целых чисел. При работе с целыми операндами следующие арифметические операции дают целые значения: 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: Если I - целое значение, то: 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. Для отображения заданного множества символов на порядковые номера и обратно существуют две предописанные функции: Для аргументов типа Char предописанные функции pred и succ могут быть определены таким образом: 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. 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: Существуют предописанные функции, дающие вещественный результат при вещественном аргументе: А эти предописанные функции дают вещественный результат при целом или вещественном аргументе: 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. Простой тип определяет упорядоченное множество значений параметра. В Turbo Pascal имеются следующие группы простых типов: Все простые типы, за исключением вещественных, называются порядковыми типами. Для величин порядковых типов определены стандартные процедуры и функции: Dec, Inc, Ord, Pred, Succ (см. п. 13.1). В отличие от языка Паскаль, где определен единственный целый тип Integer, в Turbo Pascal имеется пять стандартных типов целых чисел: Shortint, Integer, Longint, Byte, Word. Характеристики этих типов приведены в табл. 2. Таблица 2. Целые типы данных
Стандартный логический тип Boolean (размер - 1 байт) представляет собой тип данных, любой элемент которого может принимать лишь два значения: True и False. При этом справедливы следующие условия: В Turbo Pascal 7.0 добавлено еще три логических типа ByteBool (размер - 1 байт), WordBool (размер - 2 байта) и LongBool (размер - 4 байта). Они введены для унификации с другими языками программирования и со средой Windows. Отличие их от стандартного типа Boolean заключается в фактической величине параметра этого типа, соответствующей значению True. Для вех логических типов значению False соответствует число 0, записанное в соответствующее количество байтов. Значению же True для типа Boolean соответствует число 1, записанное в его байт, а для других типов значению True соответствует любое число, отличное от нуля (хотя функция Ord в этом случае дает значение 1). Стандартный символьный тип Char определяет полный набор ASCII-символов. Функция Ord от величины типа Char дает код соответствующего символа. Сравниваются величины символьного типа по своим кодам. Перечисляемый тип не является стандартным и определяется набором идентификаторов, с которыми могут совпадать значения параметра. Список идентификаторов указывается в круглых скобках, идентификаторы разделяются запятыми: Важно, в каком порядке перечислены идентификаторы при определении типа, т. к. первому идентификатору присваивается порядковый номер 0, второму - 1 и т. д. Один и тот же идентификатор можно использовать в определении только одного перечисляемого типа. Функция Ord от величины перечисляемого типа дает порядковый номер ее значения. Пример.
Перечисляемый тип.
type Operat = (Plus, Minus, Mult, Divide);
Логический тип является частным случаем перечисляемого типа: type Boolean = (False, True);
В любом порядковом типе можно выделить подмножество значений, определяемое минимальным и максимальным значением, в которое входят все значения исходного типа, находящиеся в этих границах, включая и сами границы. Такое подмножество определяет тип-диапазон. Тип-диапазон задается указанием минимального и максимального значений, разделенных двумя точками: type
= . . ;
Минимальное значение при определении такого типа не должно быть больше максимального. Пример.
Определение типов-диапазонов.
type В отличие от стандарта языка Паскаль, где определен только один вещественный тип Real, в Turbo Pascal имеется пять стандартных вещественных типов: Real, Single, Double, Extended, Соmр. Характеристики этих типов см. в табл. 3. Таблица 3. Вещественные типы данных Тип Comp фактически является типом целых чисел увеличенного диапазона, однако порядковым не считается. Типы Single, Double, Extended и Comp можно использовать в программах только при наличии арифметического сопроцессора или при включенном эмуляторе сопроцессора (см. пп. 17.5.8 и 17.7.1).
Ординальные типы данных
succ(X) - дает следующее за X ординальное значение
pred(X) - дает предшествующее X ординальное значение
ord(X) - дает ординальный номер для XЛогический тип (Boolean)
and - логическое И
or - логическое ИЛИ
not - логическое НЕ
odd(F) - true, если целое F-нечетное и результат false, если F-четное
eoln(F) - проверка на конец строки
eof(F) - проверка на конец файлаЦелый тип (Integer)
* - умножение
div - целая часть от деления
mod - остаток от деления
+ - сложение
- - вычитание
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
succ(I) - дает следующее целое значение (I+1)
pred(I) - дает предыдущее целое значение (I-1)Символьный тип (Char)
Примеры: "*" "G" "3" """" "X"Для типа Char справедливы следующие минимальные допущения:
ord(C) - дает порядковый номер символа С в упомянутом упорядоченном множестве символов
chr(I) - дает символ с порядковым номером I
pred(C) = chr(ord(C)-I)
succ(C) = chr(ord(C)+I)Вещественный тип (Real)
* - умножение
/ - деление (оба операнда могут быть целыми, но результат всегда вещественный)
+ - сложение
- - вычитание
abs(R) - абсолютное значение R
sqr(R) - R в квадрате, если результат не выходит за диапазон вещественных чисел
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>=03.2. Простые типы данныхв Turbo Pascal 7
3.2.1. Целые типы
Тип
Диапазон
Формат
Размер в байтах
Shortint
-128 .. 127
Знаковый
1
Integer
-32768 .. 32767
Знаковый
2
Longint
-2147483648 .. 2147483647
Знаковый
4
Byte
0 .. 255
Беззнаковый
1
Word
0 .. 65535
Беззнаковый
2
3.2.2. Логический тип
False
Ord (False) = 0
Ord (True) = 1
Succ (False) = True
Pred (True) = False3.2.3. Символьный тип
3.2.4. Перечисляемый тип
= ();)
3.2.5. Тип-диапазон
Dozen = 1..12; {числа от 1 до 12}
AddSub = Plus..Minus; {операции сложения и вычитания}
3.2.6. Вещественные типы
Тип
Диапазон
Число значащих цифр
Размер в байтах
Real
2.9*10-39..1.7*1038
11-12
6
Single
1.5*10-45..3.4*1038
7-8
4
Double
5.0*10-324.-1.7*10308
15-16
8
Extended
3.4*10-4932..1.1*104932
19-20
10
Comp
-263+1..263-1
19-20
8
