Delphi技巧-用戶自定義數據類型

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Pascal 語言的一個重要特徵是它能自定義數據類型。通過各種類型構造器,你可以定義自己的數據類型,如子界類型、數組類型、記錄類型、枚舉類型、指針類型和集合類型。最重要的用戶定義數據類型是類(class),類是Object Pascal的面向對象擴展部分,本書不討論這部分。

你可能會認爲其它編程語言也有諸如此類的類型構造器,確實如此,但是Pascal 是第一個完美實現這一理論的語言。至今仍然沒有語言有能力定義那麼多的數據類型。

命名及不命名的類型
爲了後續使用或直接用於變量,需要給自定義類型命名。如果自定義一個命名的類型,你必須將代碼放在特定的type區,如下所示:

type
// subrange definition
Uppercase = 'A'..'Z';

// array definition
Temperatures = array [1..24] of Integer;

// record definition
Date = record
Month: Byte;
Day: Byte;
Year: Integer;
end;

// enumerated type definition
Colors = (Red, Yellow, Green, Cyan, Blue, Violet);

// set definition
Letters = set of Char;

你也可使用類型定義構造器直接定義一個變量,此時無需顯式命名,如下面的代碼:

var
DecemberTemperature: array [1..31] of Byte;
ColorCode: array [Red..Violet] of Word;
Palette: set of Colors;

注意:一般來說,你應該避免使用上述不命名類型,因爲你不能把它們作爲參數傳給例程,也不能用於聲名同一類型的其他變量。實際上,Pascal的類型兼容規則是基於類型名的,而不是基於實際的類型定義。兩個類型相同的變量仍有可能是不兼容的,除非他們的類型有完全相同的名字。對於不命名類型,需要編譯器給它分配一個內部名字,因此對於數據結構複雜的變量,要習慣於定義命名數據類型,你一定不會爲此白費工夫的。

但是上述自定義類型有什麼意義呢?如果你不太熟悉Pascal類型構造器,通過下面內容你會了解它,此外下面還談到了同類構造器在不同語言中的差異,因此如果你已熟知上面例舉的類型定義,不妨往下讀,你會對其中內容感興趣的。最後,我將演示一些Delphi例子,並介紹一些能動態訪問類型信息的工具。

子界類型
子界類型定義了某種類型的取值範圍(因此定名subrange)。你可定義整數類型的子界類型,如取值從1到10或從100到1000,或者定義字符類型的子界類型,如下所示:

type
Ten = 1..10;
OverHundred = 100..1000;
Uppercase = 'A'..'Z';
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定義子界類型時,你不需要指定基類的名字,而只需提供該類型的兩個常數。所用基類必須是有序類型,定義結果將是另一種有序類型。 如定義一個子界變量,那麼賦給該變量的值必須是子界定義範圍內的值。下面代碼是正確的:

var
UppLetter: UpperCase;
begin
UppLetter := 'F';

以下代碼則是不正確的:

var
UppLetter: UpperCase;
begin
UppLetter := 'e'; // compile-time error

以上代碼將導致一個編譯錯誤:“Constant expression violates subrange bounds”。

如果代之以下面代碼:

var
UppLetter: Uppercase;
Letter: Char;
begin
Letter :='e';
UppLetter := Letter;

Delphi 編譯會通過,但在運行時,如果你開啓了範圍檢查編譯選項(在工程選項對話框的編譯器頁設置),你將得到 Range check error (範圍檢測錯誤)信息。

注意:建議你在開發程序時開啓上述編譯選項,以使程序更健壯並易於調試。這樣即使遇上錯誤,你也會得到一個明確的信息而不是難以琢磨的行爲。最終完成程序時你可以去掉這個選項,使程序運行得快一些,不過影響很小。因此我建議你開啓所有運行時的檢測選項,如溢出檢查和堆棧檢查,甚至提交程序時仍然保留它們。

枚舉類型
枚舉類型又是一種自定義有序類型。在枚舉類型中,你列出所有該類型可能取的值,而不是指定現有類型的範圍。換句話說,枚舉類型是個可取值的序列。見下例:

type
Colors = (Red, Yellow, Green, Cyan, Blue, Violet);
Suit = (Club, Diamond, Heart, Spade);

序列中每個值都對應一個序號,序號從0開始計數。使用Ord 函數,即可得到一個枚舉類型值的序號。例如,Ord (Diamond) 返回值1。

注意:枚舉類型有多種內部表示法。缺省時,Delphi 用8位表示法;如果有多於256個不同的值,則用16位表示法。還有一種32位表示法,需要與C、C++庫兼容時會用到。使用$Z 編譯指令可改變缺省設置,請求更多位的表示法。 Delphi VCL(可視控件庫)在很多地方用了枚舉類型。例如,窗體邊框類型定義如下:

type
TFormBorderStyle = (bsNone, bsSingle, bsSizeable,
bsDialog, bsSizeToolWin, bsToolWindow);

當屬性值是枚舉類型時,你可以從Object Inspector顯示的下拉列表框中選值,如圖4.1所示。

圖 4.1 Object Inspector 中的枚舉類型屬性

Delphi 幫助文件中列出了各種Delphi VCL枚舉類型的可能值。你也可以通過OrdType程序(可從http://www.marcocantu.com/下載)查看Delphi 枚舉類型、集合類型、子界類型及任何其他有序類型的取值列表。圖4.2爲這個例子的輸出結果。

圖 4.2: 程序 OrdType 顯示的枚舉類型詳細信息

集合類型
集合類型表示一組值,該組值由集合所依據的有序類型定義。定義集合的常用有序類型不多,一般爲枚舉類型或子界類型。如果子界類型取值爲1..3,那麼基於它的集合類型值可以是1、或2、或3、或1和2、或1和3、或2和3、或取所有3個數、或一個數也沒有。

一個變量通常包含該類型對應的一個值,而集合類型可以不包含值、包含一個值、兩個值、三個值,或更多,它甚至可以包含定義範圍內所有的值。下面定義一個集合:

type
Letters = set of Uppercase;

現在我可以用上面類型來定義變量,並把原始類型的值賦給變量。爲了在集合中表示一組值,需要用逗號將值隔開,最後用方括號結尾。下例顯示了多值、單值和空值的變量賦值:

var
Letters1, Letters2, Letters3: Letters;
begin
Letters1 := ['A', 'B', 'C'];
Letters2 := ['K'];
Letters3 := [];

在Delphi中,集合一般用於表示有多種選擇的標記。例如下面兩行代碼(摘自Delphi庫)聲明瞭一個枚舉類型,其中列出了窗口條上可選的圖標,並聲明瞭相應的集合類型:

type
TBorderIcon = (biSystemMenu, biMinimize, biMaximize, biHelp);
TBorderIcons = set of TBorderIcon;

實際上,給定的窗口中可以沒有圖標,也可以有一個或多個圖標。用Object Inspector設置時(見圖4.3),雙擊屬性名,或單擊屬性左邊的加號,自行選擇,從而添加或刪除集合中的值。

圖 4.3: Object Inspector中的集合類型屬性

另一個基於集合類型的屬性是字體。字體類型值可以是粗體、斜體、帶下畫線、帶刪除線等,一種字型可以既是斜體又是粗體,也可以沒有屬性,或者帶有全部的屬性。因此用集合類型來表示它。你可以象下面代碼那樣,在程序中給集合賦值:

Font.Style := []; // no style
Font.Style := [fsBold]; // bold style only
Font.Style := [fsBold, fsItalic]; // two styles

你也能對一個集合進行許多不同方式的操作,包括把兩個相同類型的集合變量相加(或更準確地說,計算兩個集合變量的並集):

Font.Style := OldStyle + [fsUnderline]; // two sets

此外,你可以通過OrdType 查閱Delphi 控件庫中定義的集合類型取值列表。OrdType 放在本書源代碼的TOOLS 目錄中。

數組類型
數組類型定義了一組指定類型的元素序列,在方括號中填入下標值就可訪問數組中的元素。定義數組時,方括號也用來指定可能的下標值。例如,下面的代碼中定義了一個有24個整數的數組:

type
DayTemperatures = array [1..24] of Integer;

在數組定義時,你需要在方括號中填入一個子界類型的值,或者用兩個有序類型的常量定義一個新的子界類型,子界類型指定了數組的有效索引。由於子界類型指定了數組下標值的上界和下界,那麼下標就不必象C、C++、JAVA和其他語言那樣必須從零開始。

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由於數組下標基於子界類型,因此Delphi 能夠對它們進行範圍檢查。不合法的常量子界類型將導致一個編譯時間錯誤;如果選上編譯器範圍檢查選項,那麼超出範圍的下標值將導致一個運行時間錯誤。 使用上述數組定義方法,定義一個DayTemperatures 類型的變量如下:

type
DayTemperatures = array [1..24] of Integer;

var
DayTemp1: DayTemperatures;

procedure AssignTemp;
begin
DayTemp1 [1] := 54;
DayTemp1 [2] := 52;
...
DayTemp1 [24] := 66;
DayTemp1 [25] := 67; // compile-time error

數組可以是多維的,如下例:

type
MonthTemps = array [1..24, 1..31] of Integer;
YearTemps = array [1..24, 1..31, Jan..Dec] of Integer;

這兩個數組建立在相同的核心類型上,因此你可用前面定義的數據類型聲明它們,如下面代碼所示:

type
MonthTemps = array [1..31] of DayTemperatures;
YearTemps = array [Jan..Dec] of MonthTemps;

上例的聲明把索引的次序前後調換了一下,但仍允許變量之間整塊賦值。例如:把一月份的溫度值賦給二月份:

var
ThisYear: YearTemps;
begin
...
ThisYear[Feb] := ThisYear[Jan];

你也能定義下標從零開始的數組,不過這似乎不太合邏輯,因爲你需要用下標2來訪問數組第三項。然而,Windows一直沿用了從零開始的數組(因爲它是基於C語言的),並且Delphi 控件庫也在往這方向靠攏。

使用數組時,你總要用標準函數Low和 High來檢測它的邊界,Low和 High返回下標的下界和上界。強烈建議使用Low和 High操作數組,特別是在循環中,因爲這樣能使代碼與數組範圍無關,如果你改變數組下標的範圍聲明,Low和 High代碼不會受影響;否則,如果代碼中有一個數組下標循環體,那麼當數組大小改變時你就不得不更新循環體的代碼。Low和 High將使你的代碼更易於維護、更穩定。

注意:順便提一下,使用Low和 High不會增加系統運行額外開銷。因爲在編譯時,他們已被轉換成常數表達式,而不是實際函數調用。其他簡單的系統函數也是這樣。

Delphi主要以數組屬性的形式使用數組。我們已經在 TimeNow 例子中看到過數組屬性,也就是ListBox控件的Items 屬性。下一章討論Delphi循環時,我將向你介紹更多有關數組屬性的例子。

注意:Delphi 4 的Object Pascal中增加了動態數組,所謂動態數組是在運行時動態分配內存改變數組大小。使用動態數組很容易,不過我認爲在這裏討論這類數組不合適。你將在第八章看到對Delphi 動態數組的描述。

記錄類型
記錄類型用於定義不同類型數據項的固定集合。記錄中每個元素,或者說域,有它自己的類型。記錄類型定義中列出了所有域,每個域對應一個域名,通過域名可以訪問它。 下面簡單列舉了記錄類型的定義、類型變量的聲明以及這類變量的使用:

type
Date = record
Year: Integer;
Month: Byte;
Day: Byte;
end;

var
BirthDay: Date;

begin
BirthDay.Year := 1997;
BirthDay.Month := 2;
BirthDay.Day := 14;

類和對象可以看作是記錄類型的擴展。Delphi 庫趨向於用類替代記錄類型,不過Windows API中定義了許多記錄類型。

記錄類型中允許包含variant 域,它表示多個域能公用同一內存區,而且域可以是不同類型(這相應於C語言中的聯合union)。換句話說,你可以通過variant 域或說是一組域訪問記錄中同一個內存位置,但是各個值仍需區別對待。variant類型主要用來存貯相似但又不同的數據,進行與類型映射(typecasting)相似的類型轉換(自從typecasting 引入Pascal,已很少用到這種方法了)。雖然Delphi在一些特殊情況下還在用variant 記錄類型,但是現在已經被面向對象技術或其他現代技術代替了。

variant 記錄類型的應用不符合類型安全原則,因此不提倡在編程中使用,初學者更是如此。實際上,專家級的編程人員確實需要用到variant 記錄類型,Delphi 庫的核心部分就用到了這一類型。不管怎樣,除非你是個Delphi 專家,否則你應避免使用variant記錄類型。

指針
指針是存放指定類型(或未定義類型)變量內存地址的變量,因此指針間接引用一個值。定義指針不需用特定的關鍵字,而用一個特殊字符,這個特殊字符是脫字符號(^),見下例:

type
PointerToInt = ^Integer;

一旦你定義了指針變量,你就可以用@ 符號把另一個相同類型變量的地址賦給它。見下例:

var
P: ^Integer;
X: Integer;
begin
P := @X;
// change the value in two different ways
X := 10;
P^ := 20;

如果定義了一個指針P,那麼P表示指針所指向的內存地址,而P^表示內存所存儲的實際內容。因此,在上面的代碼中, P^ 與X相等。

除了表示已分配內存的地址外,指針還能通過New 例程在堆中動態分配內存,不過當你不需要這個指針時,你也必須調用Dispose 例程釋放你動態分配的內存。

var
P: ^Integer;
begin
// initialization
New (P);
// operations
P^ := 20;
ShowMessage (IntToStr (P^));
// termination
Dispose (P);
end;

如果指針沒有值,你可以把nil 賦給它。這樣,你可以通過檢查指針是否爲nil 判斷指針當前是否引用一個值。這經常會用到,因爲訪問一個空指針的值會引起一個訪問衝突錯誤,也就是大家知道的“一般保護錯”(GPF)。見下例:

procedure TFormGPF.BtnGpfClick(Sender: TObject);
var
P: ^Integer;
begin
P := nil;
ShowMessage (IntToStr (P^));
end;

通過運行例GPF,或者看圖4.4,你可以看到上述這種結果。

圖 4.4: 訪問nil指針引起的系統錯誤

將上面程序加以修改,訪問數據就安全了。現在將一個已存在的局部變量賦給指針,指針使用就安全了,雖然如此,我還是加上了一個安全檢查語句:

procedure TFormGPF.BtnSafeClick(Sender: TObject);
var
P: ^Integer;
X: Integer;
begin
P := @X;
X := 100;
if P <> nil then
ShowMessage (IntToStr (P^));
end;

Delphi 還定義了一個Pointer 數據類型,它表示無類型的指針(就象C語言中的void* )。如果你使用無類型指針,你應該用GetMem 例程,而不是New例程,因爲GetMem 例程能用於內存分配大小不確定的情況。

實際上,Delphi 中必須使用指針的情況很少,這是Delphi開發環境一個誘人的優點。雖然如此,若要進行高級編程和完全理解Delphi 對象模型,理解指針是很重要的,因爲Delphi 對象模型在幕後使用了指針。

注意:雖然在Delphi中不常使用指針,但是你經常會用一個極爲相似的結構--引用(references)。每個對象實例實際上是一個隱含的指針,或說是對其實際數據的引用,利用引用,你能象用其他數據類型一樣使用對象變量。

文件類型
另一個Pascal特定的類型構造器是文件類型(file)。文件類型代表物理磁盤文件,無疑是Pascal語言的一個特殊類型。按下面的方式,你可以定義一個新的數據類型:

type
IntFile = file of Integer;

然後,你就能打開一個與這個結構相應的物理文件、向文件中寫入整數、或者從文件中讀取當前的值。

Pascal 文件類型的使用很直觀,而且Delphi 中也定義了一些控件用於文件保存和裝載,以及對數據流和數據庫的支持。
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