Делфи:язык программирования

Delphi — это среда объектно-ориентированного программирования, основанная на языке Object Pascal. Используется для разработки и поддержки программного обеспечения. В отличии от своего прародителя, языка Pascal, многофункционален и удобен тем, что имеет визуальный редактор приложения, который позволяет создавать внешний облик будущей программы. Какие строковые типы существуют в Delphi, и чем они отличаются друг от друга?

В Delphi 1.0 существовал лишь единственный строковый тип String, полностью эквивалентный одноименному типу в Turbo Pascal и Borland Pascal. Однако, этот тип имеет существенные ограничения, о которых я расскажу позднее. Для обхода этих ограничений, в Delphi 2, разработчики из Borland устроили небольшую революцию. Теперь, начиная с Delphi 2, имеются три фундаментальных строковых типа: ShortString, AnsiString, и WideString. Кроме того, тип String теперь стал логическим. Т.е., в зависимости от настройки соответствующего режима компилятора (режим больших строк), он приравнивается либо к типу ShortString (для совместимости со старыми программами), либо к типу AnsiString (по умолчанию). Управлять режимом, можно используя директиву компиляции {$LONGSTRINGS ON/OFF} (короткая форма {$H+/-}) или из окна настроек проекта – вкладка «Compiler» → галочка «Huge strings». Если режим включен, то String приравнивается к AnsiString, иначе String приравнивается ShortString. Из этого правила есть исключение: если в определении типа String указан максимальный размер строки, например String[25], то, вне зависимости от режима компилятора, этот тип будет приравнен к ShortString соответствующего размера.

Поскольку, как вы узнаете в дальнейшем, типы ShortString и AnsiString имеют принципиальное отличие в реализации, то я вообще не рекомендую пользоваться логическим типом String без указания размера, если Вы, конечно, не пишете программ под Delphi 1. Если же Вы все-таки используете тип String, то я настоятельно рекомендую прямо в коде Вашего модуля указывать директиву компиляции, устанавливающую подразумеваемый Вами режим работы компилятора. Особенно если Вы используете особенности реализации соответствующего строкового типа. Если этого не сделать, то однажды, когда Ваш код попадет в руки другого программиста, не будет никакой гарантии того, что его компилятор будет настроен, так же как и Ваш.

Поскольку по умолчанию, после установки Delphi, режим больших строк включен, большинство молодых программистов даже и не подозревают, что String может представлять что-то отличное от AnsiString. Поэтому, дальше в этой статье, любое упоминание типа String без указания размера, подразумевает, что он равен типу AnsiString, если не будет явно указано иное. Т.е., считается что настройка компилятора соответствует настройке по умолчанию.

Сразу же упомяну о различии между типами AnsiString и WideString. Эти типы имеют практически одинаковую реализацию, и отличаются лишь тем, что WideString используется для представления строк в кодировке UNICODE использующей 16-ти битное представление каждого символа (WideChar). Эта кодировка используется в тех случаях когда необходима возможность одновременного присутствия в одной строке символов из двух и более языков (помимо английского). Например, строк содержащих одновременно символы английского, русского и европейских языков. За эту возможность приходится платить – размер памяти, занимаемый такими строками в два раза больше размера, занимаемого обычными строками. Использование WideString встречается не часто, поэтому, я буду в основном рассказывать о строках типа AnsiString. Но, поскольку они имеют одинаковую реализацию, почти все сказанное относительно AnsiString будет действительно и для WideString, естественно с учетом разницы в размере каждого символа.

Тоже самое касается и разницы между pChar и pWideChar.

Строковый тип AnsiString, обычно используется для представления строк в кодировке ANSI, или других (например OEM) в которых для кодирования одного символа используется один байт (8 бит). Такой способ кодирования называется single-byte character set, или SBCS. Но, очень многие не знают о существовании еще одного способа кодирования многоязычных строк (помимо UNICODE) используемого в системах Windows и Linux. Этот способ называется multibyte character sets, или MBCS. При этом способе, некоторые символы представляются одним байтом, а некоторые, двумя и более. В отличие от UNICODE, строки, закодированные таким способом, требуют меньше памяти для своего хранения, но требуют более сложной обработки. Так вот, строковый тип AnsiString может использоваться для хранения таких строк. Я не буду подробно останавливаться на этом способе кодирования, поскольку он применяется крайне редко. Лично я, ни разу не встречал программ использующих данный способ кодирования.

Знатоки Delphi вероятно мне сразу напомнят еще и о типах pChar (pWideChar) и array […] of Char. Однако, я считаю, что это не совсем строковые типы, но я расскажу и о них, поскольку они очень часто используются в сочетании со строковыми типами.

Теперь, остановимся подробнее на каждом из этих типов. Начнём как обычно с более простых.

array [0..n] of Char

Формально, этот тип не являются строковыми. Однако, в Delphi, он несколько отличаются от остальных типов массивов. А именно, если массив символов имеет нижнюю границу индекса равной 0, то Delphi считает такой тип совместимым по присваиванию со строковыми константами. Например, если переменная a будет описана как a :array[0..20] of Char, то оператор a := „abc“ будет допустим. Причём, значения элементов начиная с a[3] и до a[20] будут установлены в #0.

Больше ничего необычного в этом типе нет. Хотя забыл, есть ещё – оператор @ (получение указателя) для переменной такого типа возвращает значение типа pChar. Это очень удобно, поскольку переменные этого типа очень часто используются как буфер при работе с функциями Windows API. Например:

var

a :array[0..20] of Char;

…

GetModuleFileName(GetModuleFileName(HInstance,@a,SizeOf(a));

Здесь, функция GetModuleFileName возвращает результат в массив a.

pChar

Этот тип широко используется в языках C и C++. В Delphi, это не фундаментальный тип, а производный. Его определение выглядит так:

pChar = ^Char Т.е. переменные этого типа являются указателем, поэтому и имеют размер 4 байта. Формально, значение pChar может указывать как на один символ, так и на строку символов. Однако, общепринято что значения pChar указывают на строки, завершающиеся символом с кодом 0 (#0). В DOSе, такие строки назывались ASCIIZ, но чаще можно встретить название null-terminated string. Наличие такого «концевика» позволяет легко определить реальный размер строки на которую указывает значение pChar.

Не смотря на то, что формально pChar это указатель на Char (^Char), как это часто бывает в Delphi, тип pChar имеет несколько особенностей по сравнению с другими указателями. Таких особенностей несколько.

Первая, заключается в том что константы, и глобальные переменные этого типа могут быть проинициализированы строковой константой. Вот пример:

const pc :pChar =„abc“; var pv :pChar =„abc“; Эти строки, определяют константу pc и переменную pv типа pChar. При этом, и pc и pv указывают на разные области памяти, но содержащие одинаковые значения, состоящие из трех символов: „a“, „b“, „c“, и символа #0. Замечу, что завершающий символ с кодом 0 компилятор добавил автоматически.

Вторая особенность в том, что к переменным типа pChar применимо обращение как к массиву символов. Например, если есть приведенные выше определения, тогда:

C := pv^; C будет присвоен символ „a“. Это обычное обращение C := pv[0]; необычно, но С станет равным „a“ C := pv[1]; С станет равным „b“ C := pv[2]; С станет равным „c“ C := pv[3]; С станет равным #0 C := pv[4]; ОШИБКА! Замечу, символ с индексом 3 отсутствует в строке, однако, там есть завершающий ее символ с кодом 0. Именно он будет результатом pv[3]. О pv[4] тоже стоит сказать особо. Дело в том, что компилятор не даст ошибки при компиляции, поскольку на этапе компиляции он, в общем случае, не известен реальный размер строки, на которую указывает переменная pv. Однако, на этапе выполнения программы, такое обращение может вызвать ошибку нарушения доступа к памяти (Access Violation). А может и не вызвать, но результатом будет неопределённое значение. Все зависит от «расклада» в памяти. Поэтому, при таком способе обращения необходимо быть внимательным, и выполнять все необходимые проверки, исключающие выход за размеры строки.

Третья и последняя особенность типа pChar в том, что к значениям этого типа применима так называемая адресная арифметика. Тем, кто программирует на C и C++ она хорошо знакома. Суть её в том, что значения pChar можно увеличивать, уменьшать, вычитать, и складывать. Для демонстрации использования этой особенности, приведу пример реализации функции подсчитывающей длину строки, указатель на которую передается в качестве параметра.

function StringLength (p :pChar) :Cardinal; begin

Result := 0;
if  p = nil  then Exit;
while p^ <> #0 do begin
  Inc(Result);
  Inc(p);
end;

end; Здесь важно обратить внимание на два нюанса.

Первый, это проверка переданного указателя на nil. Такая проверка необходима, поскольку очень часто, для обозначения пустой строки используется значение nil.

Второй, это оператор Inc(p) – он «продвигает» указатель на следующий символ. Можно было бы записать его и так: p := p + 1.

Что бы продемонстрировать вычитание указателей pChar, я приведу еще один вариант реализации той же функции:

function StringLength (p :pChar) :Cardinal; var pp :pChar; begin

Result := 0;
pp := p;
if  pp <> nil  then
  while pp^ <> #0 do
    Inc(pp);
Result := (pp-p);

end; Здесь, выражение pp-p дает «расстояние» между указателями, т.е. число символов между символом, на который указывает указатель p (начало строки) и символом, на который указывает указатель pp (завершающий строку #0).

На этом, мы пока закончим рассмотрение типа pChar, но, он еще встретится, когда мы будем рассматривать вопросы преобразования строковых типов.

ShortString, и String[n]

ShortString является частным случаем String[n], а если быть более точным, он полностью эквивалентен String[255].

Если посмотреть на таблицу, где приведены характеристики переменных этого типа, то мы увидим что их размер на один байт больше чем размер хранимой в них строки. Но в данном случае, это не для завершающего символа, как в pChar. Здесь в дополнительном байте хранится текущий размер строки. Кроме того, этот байт располагается не в конце строки, а наоборот, в ее начале. К примеру, если имеется следующее определение:

var s :String[4]; Оно означает, что для переменной s будет статически выделена область памяти размером 5 байт.

Теперь, выполнение оператора s := „abc“, приведёт к тому, что содержимое этих пяти байт станет следующим: байт 1 = 3, байт 2 = „a“, байт 3 = „b“, байт 4 = „c“, а значение байта 5 будет неопределённо – оно будет зависеть от «расклада» в памяти. Т.е., первый символ строки будет находиться во втором байте. Это неудобно, поэтому к символам строк ShortString принято индексироваться, начиная с 1. Следовательно:

s[1] = „a“ – первый символ строки s[2] = „b“ – второй символ строки s[3] = „c“ – третий символ строки s[4] = все что угодно :). А как же байт длины? Да все очень просто, к нему можно обратиться как s[0]. Только вот есть маленькая проблемка. Поскольку элементами строки являются символы, то и тип значения s[0] тоже будет символ. Т.е., если Вы хотите получить длину строки в виде целого числа, как это принято у нормальных людей, то надо выполнить соответствующее преобразование типа: Ord(s[0]) = 3 – размер строки.

Теперь, я думаю, Вам станет ясно, почему для типа String[n] существует ограничение 0⇐n⇐255. Это весь набор значений, которые могут быть представлены в одном байте. На всякий случай, отмечу, что размерность переменной (n) определяет размер выделяемой под эту переменную памяти, и он не зависит от размера строки, которая там хранится. Т.е., если, например переменная описана как String[30], то даже если присвоить ей значение „abcd“, то размер этой переменной все равно останется 31 байт. Это иногда бывает очень удобно, например, при записи (чтении) таких переменных в файл (из файла).

В качестве примера работы со структурой хранения такого типа, приведу пример все той же функции возвращающей длину строки:

function StringLength (s :ShortString) :Cardinal; begin

Result := Ord(s[0]);

end; Как видите, это код существенно компактнее, и быстрее чем соответствующий код для pChar. Именно поэтому, он и применялся в языке Pascal.

Однако ясно, что ограничения переменных этого типа – максимальный размер строки 255 символов, и всегда максимальный размер занимаемой переменной памяти, вне зависимости от реально помещенной в нее строки, заставили разработчиков Delphi вести новые строковые типы. Вот к ним мы сейчас и перейдем.

AnsiString и WideString

Строки этого типа объединили в себе ряд качеств как строк ShortString и их байтом длины, так и строк завершающихся нулем (pChar). Последнее было необходимо, поскольку к моменту их появления, засилье C-ишников было уже так велико :), что большинство системных функций Windows API оперировало строками именно такого формата. А если серьезно, то такой формат строк хоть и более трудоемок в обработке, зато в принципе лишен ограниченности на максимальный размер строки. Ведь хранение размера строки всегда ограниченно какими-либо рамками: если хранить в байте, то ограничение 255 байт; если хранить в слове, то ограничение 65535 символов; и т.д. Однако, совсем отказываться от хранения текущей длинны строки в Borland не стали. Но об этом позже.

Напомню, что еще одним из недостатков статически размещаемых строк ShortString было «расточительство». Т.е. определив переменную такого типа, мы заранее резервировали под нее 256 байт памяти, поэтому, если мы один раз, во всей программе, присвоили ей значение „abcd“, то 251 байт памяти мы просто «пустили на ветер». Казалось бы, а зачем так определили, написали бы String[4], и ничего не потеряли бы. Но, когда мы пишем программу, мы же чаще всего не знаем что мы будем «класть» в эту переменную. Вот и определяем с запасом. Решением этой проблемы стало использование динамически размещаемых строк.

Назад: Делфи:язык программирования