массивы что это такое в программировании

Дадим формальное определение:

массив — структурированный тип данных, состоящий из некоторого числа элементов одного типа.

Для того чтобы разобраться в возможностях и особенностях обработки массивов в программах на ассемблере, нужно ответить на следующие вопросы:

· Как описать массивв программе?

· Как инициализировать массив, то есть как задать начальные значения его элементов?

· Как организовать доступк элементам массива?

· Как организовать массивыс размерностью более одной?

· Как организовать выполнениетиповых операций с массивами?

Описание и инициализация массива в программе

Специальных средств описания массивов в программах ассемблера, конечно, нет. При необходимости использовать массив в программе его нужно моделировать одним из следующих способов:

1. Перечислением элементов массива в поле операндов одной из директив описания данных. При перечислении элементы разделяются запятыми. К примеру:

;массив из 5 элементов.Размер каждого элемента 4 байта:

2. Используя оператор повторения dup. К примеру:

;массив из 5 нулевых элементов.

;Размер каждого элемента 2 байта:

Такой способ определения используется для резервирования памяти с целью размещения и инициализации элементов массива.

3. Используя директивы labelиrept. Пара этих директив может облегчить описание больших массивов в памяти и повысить наглядность такого описания. Директиваreptотносится к макросредствам языка ассемблера и вызывает повторение указанное число раз строк, заключенных между директивой и строкой endm. К примеру, определим массив байт в области памяти, обозначенной идентификаторомmas_b. В данном случае директиваlabelопределяет символическое имяmas_b, аналогично тому, как это делают директивы резервирования и инициализации памяти. Достоинство директивыlabelв том, что она не резервирует память, а лишь определяет характеристики объекта. В данном случае объект — это ячейка памяти. Используя несколько директивlabel, записанных одна за другой, можно присвоить одной и той же области памяти разные имена и разный тип, что и сделано в следующем фрагменте:

В результате в памяти будет создана последовательность из четырех слов f1f0. Эту последовательность можно трактовать как массив байт или слов в зависимости от того, какое имя области мы будем использовать в программе —mas_bилиmas_w.

4. Использование цикла для инициализации значениями области памяти, которую можно будет впоследствии трактовать как массив.

5. Посмотрим на примере листинга 2, каким образом это делается.

Листинг 2 Инициализация массива в цикле

mes db 0ah,0dh,’Массив- ‘,’$’

mas db 10 dup (?) ;исходный массив

xor ax,ax ;обнуление ax

mov cx,10 ;значение счетчика цикла в cx

mov si,0 ;индекс начального элемента в cx

go: ;цикл инициализации

mov mas[si],bh ;запись в массив i

inc si ;продвижение к следующему элементу массива

loop go ;повторить цикл

;вывод на экран получившегося массива

mov ah,02h ;функция вывода значения из al на экран

add dl,30h ;преобразование числа в символ

mov ax,4c00h ;стандартный выход

end main ;конец программы

Доступ к элементам массива

При работе с массивами необходимо четко представлять себе, что все элементы массива располагаются в памяти компьютера последовательно.

Само по себе такое расположение ничего не говорит о назначении и порядке использования этих элементов. И только лишь программист с помощью составленного им алгоритма обработки определяет, как нужно трактовать эту последовательность байт, составляющих массив. Так, одну и ту же область памяти можно трактовать как одномерный массив, и одновременно те же самые данные могут трактоваться как двухмерный массив. Все зависит только от алгоритма обработки этих данных в конкретной программе. Сами по себе данные не несут никакой информации о своем “смысловом”, или логическом, типе. Помните об этом принципиальном моменте.

Эти же соображения можно распространить и на индексы элементов массива. Ассемблер не подозревает об их существовании и ему абсолютно все равно, каковы их численные смысловые значения.

Для того чтобы локализовать определенный элемент массива, к его имени нужно добавить индекс. Так как мы моделируем массив, то должны позаботиться и о моделировании индекса. В языке ассемблера индексы массивов — это обычные адреса, но с ними работают особым образом. Другими словами, когда при программировании на ассемблере мы говорим об индексе, то скорее подразумеваем под этим не номер элемента в массиве, а некоторый адрес.

Давайте еще раз обратимся к описанию массива. К примеру, в программе статически определена последовательность данных:

Пусть эта последовательность чисел трактуется как одномерный массив. Размерность каждого элемента определяется директивой dw, то есть она равна2байта. Чтобы получить доступ к третьему элементу, нужно к адресу массива прибавить6. Нумерация элементов массива в ассемблере начинается с нуля.

То есть в нашем случае речь, фактически, идет о 4-м элементе массива — 3, но об этом знает только программист; микропроцессору в данном случае все равно — ему нужен только адрес.

В общем случае для получения адреса элемента в массиве необходимо начальный (базовый) адрес массива сложить с произведением индекса (номер элемента минус единица) этого элемента на размер элемента массива:

база + (индекс*размер элемента)

Архитектура микропроцессора предоставляет достаточно удобные программно-аппаратные средства для работы с массивами. К ним относятся базовые и индексные регистры, позволяющие реализовать несколько режимов адресации данных. Используя данные режимы адресации, можно организовать эффективную работу с массивами в памяти. Вспомним эти режимы:

· индексная адресация со смещением — режим адресации, при котором эффективный адрес формируется из двух компонентов:

o постоянного (базового)— указанием прямого адреса массива в виде имени идентификатора, обозначающего начало массива;

o переменного (индексного)— указанием имени индексного регистра.

;поместить 3-й элемент массива mas в регистр ax:

· базовая индексная адресация со смещением — режим адресации, при котором эффективный адрес формируется максимум из трех компонентов:

o постоянного(необязательный компонент), в качестве которой может выступать прямой адрес массива в виде имени идентификатора, обозначающего начало массива, или непосредственное значение;

o переменного (базового)— указанием имени базового регистра;

o переменного (индексного)— указанием имени индексного регистра.

Этот вид адресации удобно использовать при обработке двухмерных массивов. Пример использования этой адресации мы рассмотрим далее при изучении особенностей работы с двухмерными массивами.

Напомним, что в качестве базового регистра может использоваться любой из восьми регистров общего назначения. В качестве индексного регистра также можно использовать любой регистр общего назначения, за исключением esp/sp.

Микропроцессор позволяет масштабировать индекс. Это означает, что если указать после имени индексного регистра знак умножения “*” с последующей цифрой 2, 4 или 8, то содержимое индексного регистра будет умножаться на 2, 4 или 8, то есть масштабироваться.

Применение масштабирования облегчает работу с массивами, которые имеют размер элементов, равный 2, 4 или 8 байт, так как микропроцессор сам производит коррекцию индекса для получения адреса очередного элемента массива. Нам нужно лишь загрузить в индексный регистр значение требуемого индекса (считая от 0). Кстати сказать, возможность масштабирования появилась в микропроцессорах Intel, начиная с модели i486. По этой причине в рассматриваемом здесь примере программы стоит директива .486. Ее назначение, как и ранее использовавшейся директивы.386, в том, чтобы указать ассемблеру при формировании машинных команд на необходимость учета и использования дополнительных возможностей системы команд новых моделей микропроцессоров.

В качестве примера использования масштабирования рассмотрим листинг 3, в котором просматривается массив, состоящий из слов, и производится сравнение этих элементов с нулем. Выводится соответствующее сообщение.

Листинг 3. Просмотр массива слов с использованием

.data ;начало сегмента данных

mes1 db ‘не равен 0!$’,0ah,0dh

mes2 db ‘равен 0!$’,0ah,0dh

mas dw 2,7,0,0,1,9,3,6,0,8 ;исходный массив

.486 ;это обязательно

mov ds,ax ;связка ds с сегментом данных

xor ax,ax ;обнуление ax

mov cx,10 ;значение счетчика цикла в cx

mov esi,0 ;индекс в esi

mov dx,mas[esi*2] ;первый элемент массива в dx

cmp dx,0 ;сравнение dx c 0

je equal ;переход, если равно

not_equal: ;не равно

mov ah,09h ;вывод сообщения на экран

mov ah,02h ;вывод номера элемента массива на экран

inc esi ;на следующий элемент

dec cx ;условие для выхода из цикла

jcxz exit ;cx=0? Если да — на выход

jmp compare ;нет — повторить цикл

mov ah,09h ;вывод сообщения mes3 на экран

mov ah,09h ;вывод сообщения mes2 на экран

inc esi ;на следующий элемент

dec cx ;все элементы обработаны?

mov ax,4c00h ;стандартный выход

end main ;конец программы

Еще несколько слов о соглашениях:

· Если для описания адреса используется только один регистр, то речь идет о базовой адресациии этот регистр рассматривается какбазовый:

;переслать байт из области данных, адрес

которой находится в регистре ebx:

· Если для задания адреса в команде используется прямая адресация(в виде идентификатора) в сочетании с одним регистром, то речь идет обиндексной адресации. Регистр считаетсяиндексным, и поэтому можно использовать масштабирование для получения адреса нужного элемента массива:

;сложить содержимое eax с двойным словом в памяти

;по адресу mas + (ebx)*4

· Если для описания адреса используются два регистра, то речь идет о базово-индексной адресации. Левый регистр рассматривается как базовый, а правый — как индексный. В общем случае это не принципиально, но если мы используем масштабирование с одним из регистров, то он всегда являетсяиндексным. Но лучше придерживаться определенных соглашений.

· Помните, что применение регистров ebp/bpиesp/spпо умолчанию подразумевает, что сегментная составляющая адреса находится в регистреss.

Заметим, что базово-индексную адресацию не возбраняется сочетать с прямой адресацией или указанием непосредственного значения. Адрес тогда будет формироваться как сумма всех компонентов.

;адрес операнда равен [mas+(ebx)+(ecx)*2]

;адрес операнда равен [(ebx)+8+(ecx)*4]

Но имейте в виду, что масштабирование эффективно лишь тогда, когда размерность элементов массива равна 2, 4 или 8 байт. Если же размерность элементов другая, то организовывать обращение к элементам массива нужно обычным способом, как описано ранее.

Рассмотрим пример работы с массивом из пяти трехбайтовых элементов (листинг 4). Младший байт в каждом из этих элементов представляет собой некий счетчик, а старшие два байта — что-то еще, для нас не имеющее никакого значения. Необходимо последовательно обработать элементы данного массива, увеличив значения счетчиков на единицу.

Листинг 4. Обработка массива элементов с нечетной длиной

MODEL small ;модель памяти

STACK 256 ;размер стека

.data ;начало сегмента данных

N=5 ;количество элементов массива

mas db 5 dup (3 dup (0))

main: ;точка входа в программу

xor ax,ax ;обнуление ax

mov dl,mas[si] ;первый байт поля в dl

inc dl ;увеличение dl на 1 (по условию)

mov mas[si],dl ;заслать обратно в массив

add si,3 ;сдвиг на следующий элемент массива

Источник

Вы правда знаете о том, что такое массивы?

Там, где я тружусь, от веб-разработчиков ожидают знания PHP и JavaScript. Я, проводя собеседования, обнаружил, что достаточно задать всего один простой вопрос для того чтобы узнать о том, насколько глубоко разработчик понимает инструменты, которыми пользуется каждый день. Вот этот вопрос:

Каковы сходства и различия массивов в JavaScript и в PHP?

Одно дело — умение писать код. И совершенно другое — понимание внутренних механизмов используемых языков.

Ответ на этот единственный вопрос даёт мне целое море сведений о собеседуемом. Ведь почти в каждом распространённом языке есть массивы. Легко выдвинуть предположение, в соответствии с которым массивы в разных языках — это, более или менее, одно и то же. Многие программисты так и делают.

Это — некорректное предположение, ведущее к множеству мелких ошибок, к написанию нерационально устроенного кода, к невозможности эффективно пользоваться сильными сторонами языка.

Массивы и их родной язык — C

Язык C — это не первый в истории язык программирования, но это — язык, который сильнее других повлиял на IT-индустрию. Многие разработчики учили в институтах C в качестве первого языка. И PHP, и JavaScript что-то взяли от C. В результате можно наблюдать некоторое сходство между этими языками и C, и именно анализ массивов в C позволит показать то, как далеко эти структуры данных продвинулись с 1972 года.

В C массивы строго типизированы и имеют фиксированную длину.

Выше показана пара объявлений массивов. Они могут хранить только целые числа, количество которых не превышает 10.

Подобная конструкция не выглядит дикой ни в JavaScript, ни в PHP. Но именно здесь и кроется опасность.

Массивы в JavaScript

Можно представить себе, что массивы в JavaScript очень похожи на массивы в C. И правда — в JS совершенно нормально смотрятся следующие конструкции:

Однако массивы в JavaScript и в C — это разные вещи. Например, следующее, совершенно очевидно, в C невозможно:

В JavaScript массивы имеют переменную длину. Тип их содержимого не контролируется — точно так же, как и тип обычных переменных. Язык берёт на себя управление памятью, в результате длина массива способна увеличиваться или уменьшаться, а разработчик может об этом не задумываться. JavaScript-массивы, на самом деле, очень похожи на списки.

Перебор массива можно организовать, пользуясь неудачным способом, позаимствованным из C:

Но в JavaScript имеются гораздо более совершенные механизмы для работы с массивами. Массивы в JS — это не просто некие простейшие структуры данных. Они, как и функции, являются объектами первого класса. У них есть методы, позволяющие адекватно решать различные задачи:

Некоторые методы массивов

Массивы в PHP

Массивы в PHP почти похожи на JavaScript-массивы.

Они, как и JS-массивы, отличаются переменной длиной и слабой типизацией. Поэтому может возникнуть соблазн решить, что массивы в PHP и в JS — это одно и то же.

Лямбда-функции в PHP не так красивы, как похожие функции в JS (в ES6), но этот пример, написанный на PHP, функционально эквивалентен ранее рассмотренному JS-примеру.

Но на JavaScript (как и на C) нельзя написать нечто подобное следующему (написать похожий код на JavaScript, конечно, можно, но работать это будет не так, как в PHP):

Это означает, что PHP-массивы могут с успехом выполнять роль простых поисковых таблиц:

Конечно, что-то подобное доступно и в JavaScript, хотя тут уже надо будет прибегнуть к возможностям объектов. Но из-за этого придётся пойти на некоторые компромиссы. А именно, при работе с объектами в распоряжении разработчика не будет методов массивов вроде тех, о которых мы говорили выше.

В цикле даётся доступ и к ключам, и к значениям, что позволяет программисту работать и с тем, и с другим.

Стоит отметить, что PHP-массивы отличаются от JS-массивов тем, что в PHP для выполнения некоторых операций с массивами приходится пользоваться внешними по отношению к ним функциями:

Это — функционально, но не так красиво, как в JavaScript. Если вы хотите писать код для работы с PHP-массивами, который напоминает код, используемый в JavaScript (существуют сильные аргументы в пользу такого подхода), то вам, возможно, стоит взглянуть на специализированное решение. Скажем — на класс Collection из фреймворка Laravel. Однако PHP позволяет создавать объекты, возможности которых напоминают возможности массивов (их, например, можно обрабатывать в циклах foreach ).

Если PHP — это ваш основной язык программирования — вы, привыкнув к нему, вполне можете забыть о той мощи, которая таится в его фундаментальных механизмах.

PHP-массивы — это, в двух словах, самая недооценённая и самая незаметная возможность языка, которая, если ей правильно пользоваться, способна принести огромную пользу.

Итоги: вопрос и ответ

Вопрос: Каковы сходства и различия массивов в JavaScript и в PHP?

Ответ: в PHP и JavaScript массивы — это, по сути, слабо типизированные списки переменной длины. В JavaScript ключами элементов массивов являются упорядоченные целые числа. В PHP массивы можно сравнить и со списками, которые поддерживают сортировку, и со словарями, в которых удобно осуществлять поиск элементов по ключу. Ключи PHP-массивов могут быть любыми значениями примитивных типов, а сортировать такие массивы можно по ключам или по значениям.

Уважаемые читатели! Как вы думаете, каких стандартных возможностей больше всего не хватает JavaScript-массивам?

Источник

Массив (программирование)

Индексный массив (в некоторых языках программирования также таблица, ряд) — именованный набор однотипных переменных, расположенных в памяти непосредственно друг за другом (в отличие от списка), доступ к которым осуществляется по индексу.

Индекс массива — целое число, либо значение типа, приводимого к целому, указывающее на конкретный элемент массива.

В ряде скриптовых языков, например PHP, ассоциативные массивы, в которых переменные не обязаны быть однотипными, и доступ к ним не обязательно осуществляется по индексу.

Содержание

Общее описание

Массив — Упорядоченный набор данных, для хранения данных одного типа, идентифицируемых с помощью одного или нескольких индексов. В простейшем случае массив имеет постоянную длину и хранит единицы данных одного и того же типа.

Количество используемых индексов массива может быть различным. Массивы с одним индексом называют одномерными, с двумя — двумерными и т. д. Одномерный массив нестрого соответствует вектору в математике, двумерный — матрице. Чаще всего применяются массивы с одним или двумя индексами, реже — с тремя, ещё большее количество индексов встречается крайне редко.

Поддержка индексных массивов (свой синтаксис объявления, функции для работы с элементами и т. д.) есть в большинстве высокоуровневых языков программирования. Максимально допустимая размерность массива, типы и диапазоны значений индексов, ограничения на типы элементов определяются языком программирования и/или конкретным транслятором.

В языках программирования, допускающих объявления программистом собственных типов, как правило, существует возможность создания типа «массив». В определении такого типа может указываться размер, тип элемента, диапазон значений и типы индексов. В дальнейшем возможно определение переменных созданного типа. Все такие переменные-массивы имеют одну структуру. Некоторые языки поддерживают для переменных-массивов операции присваивания (когда одной операцией всем элементам массива присваиваются значения соответствующих элементов другого массива).

Специфические типы массивов

Динамические массивы

Динамическим называется массив, размер которого может меняться во время исполнения программы. Для изменения размера динамического массива язык программирования, поддерживающий такие массивы, должен предоставлять встроенную функцию или оператор. Динамические массивы дают возможность более гибкой работы с данными, так как позволяют не прогнозировать хранимые объёмы данных, а регулировать размер массива в соответствии с реально необходимыми объёмами. Обычные, не динамические массивы называют ещё статическими.

Пример динамического массива на Delphi

Пример динамического массива на Си

Гетерогенные массивы

Гетерогенным называется массив, в разные элементы которого могут быть непосредственно записаны значения, относящиеся к различным типам данных. Массив, хранящий указатели на значения различных типов, не является гетерогенным, так как собственно хранящиеся в массиве данные относятся к единственному типу — типу «указатель». Гетерогенные массивы удобны как универсальная структура для хранения наборов данных произвольных типов. Отсутствие их поддержки в языке программирования приводит к необходимости реализации более сложных схем хранения данных. С другой стороны, реализация гетерогенности требует усложнения механизма поддержки массивов в трансляторе языка.

Массивы массивов

Многомерные массивы, как правило реализованные как одномерные массивы, каждый элемент которых, является ссылкой на другой одномерный массив.

Реализация

Стандартным способом реализации статических массивов с одним типом элементов является следующий:

Таким образом, адрес элемента с заданным набором индексов вычисляется, так что время доступа ко всем элементам массива одинаково.

Первый элемент массива, в зависимости от языка программирования, может иметь различный индекс. Различают три основных разновидности массивов: с отсчетом от нуля (zero-based), с отсчетом от единицы (one-based), и с отсчетом от специфического значения заданного программистом (n-based). Отсчет индекса элемента массивов с нуля более характерен для низкоуровневых ЯП, однако этот метод был популяризирован в языках более высокого уровня языком программирорования С.

Более сложные типы массивов — динамические и гетерогенные — реализуются сложнее.

Достоинства

Недостатки

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Массив (программирование)» в других словарях:

Массив — У этого термина существуют и другие значения, см. Массив (значения). Эту страницу предлагается переименовать в Массив (информатика). Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К переименованию/4 ноября 2012. Возможно, её … Википедия

Класс (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Класс. Класс в программировании набор методов и функций. Другие абстрактные типы данных метаклассы, интерфейсы, структуры, перечисления характеризуются какими то своими, другими… … Википедия

Коллекция (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Коллекция. Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные исто … Википедия

Интерфейс (объектно-ориентированное программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Интерфейс (значения). Интерфейс (от лат. inter «между», и face «поверхность») семантическая и синтаксическая конструкция в коде программы, используемая для специфицирования… … Википедия

Полиморфизм (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Полиморфизм. Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью … Википедия

Функциональное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия

Автоматное программирование — Автоматное программирование это парадигма программирования, при использовании которой программа или её фрагмент осмысливается как модель какого либо формального автомата. В зависимости от конкретной задачи в автоматном программировании… … Википедия

Объект (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Объект (значения). Объект в программировании некоторая сущность в виртуальном пространстве, обладающая определённым состоянием и поведением, имеющая заданные значения свойств (атрибутов) и… … Википедия

Очередь (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Очередь. Очередь структура данных с дисциплиной доступа к элементам «первый пришёл первый вышел» (FIFO, First In First Out). Добавление элемента (принято обозначать словом… … Википедия

Ссылка (программирование) — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Источник