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Delphi 编程 -- 六谈数组

2026-10-21 13:28:25

Delphi 编程 -- 六谈数组

写完前面 5 篇讨论数组的文章，感觉意犹未尽。

我们前面说过，静态数组是一个线性内存区域，数组元素以行序为主顺序存放，数组元素地址的计算公式为（以三维数组为例）：

事实果真如此吗？下面就来验证一下。

看一个简单例子：

这是一个简单的静态数组的例子。我们要验证的是，通过指针而不是数组元素的寻址方式来对数组元素 d3[1,2,3] 赋值。

首先，我们声明 d3 为一个三维的、基类型为双精度浮点数的静态数组，i、j、k 为三个下标，offset 为要赋值的数组元素距离数组起始地址的偏移量，p 为指针。

在执行语句部分，首先取静态数组 d3 的起始地址赋给指针 p，然后给下标赋值，下面根据以上的公式计算偏移量 offset，然后是用 Inc 函数给指针 p 增加 offset，以使其指向目标元素。

再下面就是给指针指向的位置赋值，因为 p 为通用指针，所以要通过 PDouble 将其转换为指向 double 类型的指针，再通过 ^ 运算符对指针解引用（dereference），并将 3.5 赋给它。

最后一行是输出 da[1,2,3] 的值。程序编译和运行结果如下：

结果正如我们所预期的。这说明，我们前文给出的计算静态数组元素地址的公式是正确的。

这是静态数组的情况。因为静态数组的尺寸、边界等信息在编译时都已知，而且在程序运行期间这些信息都不会改变，所以数组内部不存在复杂的结构以维护数组的边界和尺寸。整个数组，不管多少维，都只是一片线性的内存区域，数组元素都以行序为主顺序排列，每个元素的地址都可以根据公式计算出来。

以上是静态数组的优点，关于静态数组的缺点，以前讲过，就是数组结构的静态所导致的使用上的限制。与另外一个问题联系起来，就是内存区域的浪费。这另外一个问题就是：因为数组的内存区域是编译期间分配的，在程序运行期间也不会释放这些内存。所以即使数组只在程序开始时使用一次，数组的内存区域也会一直存在（即使不再使用，也会一直占用），直到程序运行结束。这一点，我们从下面 fpc 生成的汇编列表中看得更清楚：

可以看出，编译器为 d3（U_$P$DATEST4_$$_D3 是编译器为 d3 生成的内部名称）分配了 480 个字节的内存区域。这片内存处于 BSS 区域，因此是静态的，属于程序静态空间的一部分，不会在运行期间释放（运行期间可以释放的只能是在堆上动态分配的内存）。

从这点上来看，静态数组适合于使用频繁的小规模数组，因为使用频繁，数组元素的静态寻址更有性能上优势，因为规模小，由于数组空间空闲导致的浪费也不会很大。

下面看动态数组。

在这个例子中，我们定义了一个三维动态数组类型 TDouble3D，然后声明了一个 d3d 变量，接着是 i、j、k 下标变量，最后是一个指针变量 p。

在执行的语句部分，首先用 SetLength 为 d3d 构造数组，三维的尺寸分别是 3、4、5，这样，d3d 就是一个 array[0..2, 0..3, 0..4] of double 类型的动态数组。

接下来设置下标为 1、2、3，我们的目的是通过指针为数组元素 d3d[1,2,3] 赋值。

下面取 d3d 的地址，然后取该地址内容赋给指针变量 p，此时 p 指向动态数组的内存区起始地址。通过 Inc 向指针 p 增加 i * SizeOf(Pointer) 的偏移量，使指针 p 指向 d3d[i] 的位置。

然后再取指针 p 的内容，因为 d3d[i] 本身就是一个指针，此时 p 指向 d3d[i] 下一维的首地址，Inc 向指针 p 增加 j * SizeOf(Pointer) 的偏移量，使 p 指向 d3d[i,j] 的位置。

同理，取 p 的内容，使 p 指向 d3d[i,j] 所指向的下一维的首地址，Inc 向指针 p 增加 k * SizeOf(Double) 的偏移量，使 p 指向 d3d[i,j,k] 的位置。为什么是 k * SizeOf(Double)？因为此时指针指向的不再是指针，而是具体的数组元素了。

此时，解引用指针 p，向其所指向的地址赋值 3.5。

最后，输出 d3d[1,2,3] 的内容来检查前面的步骤是否正确。下面是编译和执行的结果：

结果正如我们所预期的。

由上面指针的遍历所体现出的动态数组的结构可以示意如下：

由代码及示意图，我们看出，访问动态数组的元素，都要从数组的头指针（数组名 d3d）开始，沿着指针链遍历，一直到最后一维，才能访问到真正的数组元素。这种访问的开销还是相当大的。

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