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注:初稿...有点乱,可能增删改... 因为指针应用,感觉不好写,请大家指出错误,谢谢。
注意: 本文着重点讲的是指针的各类型的应用或使用,而不是说这种方法不应该+不安全+危险+不提倡使用。 其它:本文说的是x86环境,x64会有变化,且,只是讲述一些方法,细节部分,如果涉及到不同平台问题,勿太深究。:)
指针:按正规解释是:“指向另一内存块地址的变量”,它是一个变量值,只有4字节(x86=>sizeof(Pointer)=4, x64=8,以下都以x86为准)。 所以,它与内存其实息息相关,所以讲述前,我们要懂一个道理,指针,其实就是一个内存块地址的“代号”。 指针应用: 常用操作就是:New/GetMem后进行操作,然后Dispose/FreeMem,估计大伙都用的多了,这个不用多说了。 所想写的,是自己看到过的,写过的,遇到的及其延伸,总结一下,希望对大家有帮助。
指针方法一:强制转换 <警告:这种操作也最危险,不安全,容易造成越界形为,且难以发现问题>。 先将警告放上面,这个表示:要慎重对待些操作,原因: a: 容易越界,且无错误提示。 越界即在超出规定安全范围内,引申在此,则是说操作:安全内存块范围外的内存块 有点绕口,不过很容易理解,安全内存块4字节,如果操作了4字节外的内存外就是越界。 越界的危害是严重级别,且难找的,如果细说,能说一堆,这里略过,因为着重点不在于此。 b:数据不正确 强制转换,对于非恰当的数据时,它直接更改是数据值,在安全操作(不超出内存边界情况下),无任何提示,事后难以查觉。 数据的正确性给破坏,且无错误,对一个程序的危害是不言而喻了。 好了,危害说完,我得说:强制转换操作,确实很好用,且高效。
下面开始列举我经常使用的操作: 1:Pointer 与 TObject及子类实例的转换 Pointer与对象实例的转换可以互换的,且没有编绎提示。 因为对象实例其实说白了就是一个指针,只不过编绎器进行检查,来个编绎错误,不让你转换。 其它:Pointer对其它数据类型的指针,也不需要:v := PDataType(p)这样写,直接: v := p; 反过来亦然。 注意:仅仅是Pointer类型, 所以,Pointer类型是强大的。
UI相关:在UI操作,很多组件是带有用户自定义的属性,用于用户扩展属性的关联,如: TStrings.Objects (TCombobox.Items/TListBox.Items/TMemo.Lines...) TListItem.Data/TListNode.Data TComponent.Tag: Integer --(只针对x86,不知道x64改为NativeInt没) 这类相关的扩展属性,要么是Pointer,要么是TObject,如果自己需要与之上下文相关的扩展数据,最方便使用了。 1 type 2 PMyData = ^TMyData; 3 TMyData = record 4 v1: Integer; 5 v2: string; 6 end; 7 8 // 对扩展属性设置 9 var 10 entry: PMyData; 11 begin 12 new(entry); 13 entry.v1 := xx; 14 entry.v2 := yy; 15 Combobox1.Lines.AddObject('test', Pointer(entry)); 16 Listbox1.Items.AddObject('test', Pointer(entry)); 17 with Listview1.Items.Add do 18 begin 19 caption := 'test'; 20 subItems.Add('sub-item'); 21 data := entry; 22 end; 23 end; 24 25 // 从扩展属性中读取 26 var 27 index: Integer; 28 entry: PMyData; 29 begin 30 index := Combobox1.ItemIndex; 31 if index <> -1 then 32 begin 33 entry := Pointer(Combobox1.Lines.Objects[index]); 34 ShowMessage(entry.v2); 35 end; 36 37 // listbox1如上使用 38 // ListItem取的是data属性 39 end; 其它转换: sizeof(Pointer) = sizeof(Cardinal) = sizeof(Integer) = ... = 4 (x86) 所以,更多的时候,这类转换也是常用的,如:指针前进X字节:Pointer(Cardinal(p) + x); (x86) 还有Pointer与Cardinal/Integer相互转换,p = Pointer(v); v := Cardinal(p); ... Pointer类型转换很方便,所以,写组件时,为需要的类增加一个CustomData: Pointer,会是一种常态的写法:)
2: buffer/Pointer与各类数据转换,及相关操作 更多的时候,我们需要与各种数据类型打交道,进行数据操作,协议封包(数据打包) 示例:发送一个数据包:格式:前4字节为长度,后4命令字,再根据命令字,进行跟随X字节。 通常的做法是:TMemoryStream,然后不断按协议进行Stream.Read/Write?经常能见到此似代码。 还有种做法:用string(ansi版本下)来代替TMemoryStream,因为Pos+Delete是相当方便,不过对于里面的代码,只能表示呵呵。 如果现在再写,会是写成如下: 1 // 首先, 先定义好数据格式 2 const 3 CMD_01 = $0001; 4 CMD_02 = $0002; 5 6 type 7 PProtocolData = ^TProtocolData; 8 TProtocolData = packed record 9 len: int32; 10 cmd: int32; 11 case Integer of 12 CMD_01: ( cmd_01: TProtocolCmd01; ); 13 CMD_02: ( cmd_02: TProtocolCmd02; ); 14 end; 15 16 // 打包/封包,直接利用格式,进行转换+写入 17 var 18 data: PProtocolData; 19 buffer: array [0..MAX_SIZE - 1] of Byte; 20 begin 21 data := @buffer[0]; 22 data.len := xx; 23 data.cmd := CMD_01; 24 data.cmd_01 := cmd_01_data; 25 send(data, data.len); 26 end; 27 28 // 解包,直接用数据格式指针转换buffer 29 procedure do_some(buffer: Pointer; size: int32); 30 var 31 data: PProtocolData; 32 begin 33 data := buffer; 34 if size < data.len then 35 errormsg_and_exit('data packet is invalid.'); 36 37 case data.cmd of 38 CMD_01: do_cmd_01(data.cmd_01); 39 CMD_02: do_cmd_02(data.cmd_02); 40 end; 41 end; 额,得注意:只适合定长的类型,如果有不定长的格式,buffer无法确认最大长度的,就得GetMem出场了(或SendBuffer+SendBufLen) 这写法的好处: 其一:数据类型更改好动手,比如协议版本升级,在cmd后面要加个seq: int32字段,按Stream的作法,你得先找到cmd写入的地方, 后面加句:Stream.Write(seq...),位置顺序不能变,如果位置不对,你就得抓瞎,抓协议数据包来找问题了。 如按上面,只要在定义中,cmd字段后加:seq: int32,然后,找个地方赋值就好了。 且重要的是:可以通过record定义,来知道协议的那几个字节都是做什么的,啥意思,这给后来开发人员减少出错的机会。 其二:解析(解包)简单 收到协议包的buffer后,判断一下包长度是否正常,正常就直接转换为对应指针类型,然后就p.xx就读取操作了。 如果按stream的方法,你得不停的Stream.Read(xxx)... 好了,你还用Stream的方法做协议打包解包吗?:D
其它定长转换,还有种典型就是:如果是固定长度格式的字符串解析,可以使用先定义,再转换,如时间: 1 // s = '2014-10-01 08:09:10' 2 function ToDateTime(const s: string): TDatetime; 3 type 4 PMyDateString = ^TMyDateString; 5 TMyDateString = packed record 6 YY: array [0..3] of Char; 7 S1: Char; 8 MM: array [0..1] of Char; 9 S2: Char; 10 DD: array [0..1] of Char; 11 S3: Char; 12 HH: array [0..1] of Char; 13 S4: Char; 14 NN: array [0..1] of Char; 15 S5: char; 16 SS: array [0..1] of Char; 17 end; 18 var 19 p: PMyDateString; 20 yy, mm, dd, hh, nn, ss: Word; 21 begin 22 if Length(s) < sizeof(TMyDateString) then 23 error_and_exit('invalid date string'); 24 25 p := Pointer(s); 26 yy := ToWord(p.YY, sizeof(p.YY)); 27 mm := ToWord(p.MM, sizeof(p.MM)); 28 ... 29 result := EncodeDate(yy, mm, dd) + EncodeTime(hh, nn, ss, 0); 30 end; 注:此法,只合适那种有固定格式的情况。 这里只是举例,是种思路,不是建议。一时半会的想不到更好的示例,就想到这个(时间一堆的函数可以转换,不用这样写)
这个,不知怎么说了,所以写成var了,这个不好解释,请查示例: 1 Delphi定义 2 function ReadFile(hFile: THandle; var Buffer; nNumberOfBytesToRead: DWORD; 3 var lpNumberOfBytesRead: DWORD; lpOverlapped: POverlapped): BOOL; stdcall; 4 C++定义 5 BOOL ReadFile( 6 HANDLE hFile, // handle of file to read 7 LPVOID lpBuffer, // address of buffer that receives data 8 DWORD nNumberOfBytesToRead, // number of bytes to read 9 LPDWORD lpNumberOfBytesRead, // address of number of bytes read 10 LPOVERLAPPED lpOverlapped // address of structure for data 11 ); 12 13 var Buffer ==> LPVOID lpBuffer 14 var lpNumberOfBytesRead: DWORD; ==> LPDWORD lpNumberOfBytesRead 上面只是一个函数声明,其中第二参数与第四参数很有意思。 var buf; const buf; 在System.Move/Stream.Read/Write中很常见这类参数,具体名称,这个还真没注意,无类型参数(暂且这样叫) 如果对应于C/C++来说,它应该是LPVOID,这是D自有的数据类型,它是需要传递数据内存块起始位置。如string[1], Integer/及sizeof可计算长度的,直接传递。 扯远了,继续看第四参数,才是我要表达的重点,var X: DWORD 等价于 X: PWORD; 这是D中最自由的部分。 然后延伸:我定义一函数/方法或回调指针,如: 1 type 2 TMyEvent = procedure(AParam: Integer; Custom: Pointer); 3 4 procedure DoJob(event: TMyEvent; custom: Pointer); 5 begin 6 if assigned(@event) then 7 event(10, custom); 8 end; 9 10 11 // 上面是最简单的,也是经典回调或事件写法吧,经常写事件或接口API,都明白怎么回事。 12 13 // 然后调用,对于custom: Pointer就自由了,请看: 14 type 15 PMyData = ^TMyData; 16 TMyData = record 17 x, y: Integer; 18 end; 19 20 procedure OnEvent1(param: Integer; var data: TMyData); 21 begin 22 data.x := param * 2; 23 data.y := param * 3; 24 end; 25 26 procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); 27 var 28 data: TMyData; 29 begin 30 data.x := 0; 31 data.y := 0; 32 DoJob(@OnEvent1, @data); 33 ShowMessageFmt('x: %d, y: %d', [data.x, data.y])); 34 end; 看明白了没?OnEvent1对应的回调第二参数写成var data: TMyData,且编绎+结果正确。 Pointer只是一个指针,var也是传地址进行操作,本质是一样的,所以,我们写这个custom: Pointer是可以多变的。 以上,只是一个例子,请再回头看Pointer与对象,其它数据类型转换,你就可以自己继续延伸,写自己的自由写法了。
指针的+-运算,即:p := p + 1; p := p - 1; 非inc(...)及 p := Pointer(Cardinal(p) + 1);此类。 D2007(包括)以下版本,这种操作仅限于PChar(PAnsiChar)可以这样进行操作,D2010开始PByte也可以了:) PAnsiChar +- len => PAnsiChar; PAnsiChar +- PAnsichar => len 就这是原因,因为两地址相加减,可得到长度,在字符串解析过程中,保留一个指针A,另一指针B进行规则匹配, 然后B-A,就得到一个规则内的长度,这个写字符或内存状态解析,是一个常用手法。 PAnsiChar支持下标(p[x] := xx; (p + x)^ := xx),其它, PByte要到高版本才支持。
注:个人更喜欢用PAnsiChar进行操作,而不是PByte, Cardinal, NativeUInt, IntPtr之类。 原因很简单: a: PAnsiChar从低版本(ansi)兼容到高版本的XE(unicode),且一直支持+-操作 b: PByte的+-到D2010才支持 c: Cardinal进行+-,到了XE2 x64后,就不对了,因为x64的指针值是8字节 d: NativeUInt/IntPtr低版本不支持。
。。。其它用法,想到再加。
指针偏移在D里面,估计大家都很少用它操作,但估计个个都在用。 因为不管用哪种语言,这种操作手法是最常用的,因为这手法,内存管理用的最多了:D 都是用了这些简单的手法进行一系列的操作后,才返回给使用者的。 看下面一段很有意思的代码: 1 type 2 PStrRec = ^TStrRec; 3 TStrRec = packed record 4 {$if defined(CPUX64)} 5 padding: LongInt; 6 {$ifend} 7 {$if CompilerVersion >= 20.0} 8 code: Word; 9 elem: Word; 10 {$ifend} 11 ref: Integer; 12 len: Integer; 13 data: array [0..0] of Char; 14 end; 15 16 procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); 17 begin 18 ReportMemoryLeaksOnShutdown := True; 19 end; 20 21 procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); 22 var 23 p: PStrRec; 24 s: string; 25 begin 26 p := AllocMem(sizeof(TStrRec) + sizeof(Char) * 10); 27 p.ref := 1; 28 p.len := 10; 29 StrPLcopy(p.data, 'abc', 3); 30 31 Pointer(s) := @p.data[0]; 32 ShowMessage(s); 33 end; 输入完这代码后,运行后点击一下button,显示了abc的BOX,然后退出。是不是发现没有泄露啊:) 上面代码,其实就是模拟了string构成,p就是string的基本构成,然后s接管了p的生存期,然后出了Button1Click作用域后,s就会自动给free了。 额,扯远了,string构成不是重点,重点是偏移,平常所用的string,其实就是一个偏移的手法,只不过D隐藏了。 上面例子中,Pointer(s) := @p.data[0]就是一个偏移的做法。
指针偏移概念(个人理解): a: 后偏移:在真实地址后,根据自己的规则,进行移动固定字节后(后偏移),得到的新地址返回给调用者。 这种方式是:GetMem取得X+Y个字节,X=自己分配规则固定长度,Y=req.size,返回时,地址向后移动X (addr := P + X) 释放的时候,将地址向后移动向前移动X字节,再行FreeMem,string就是这种情况。 b: 不偏移:申请到的地址,不移动地址,但它申请的长度比请求的大,其它长度,用于其它处理。 还是: P := GetMem(X+Y),其中,X长度是A处理所需,Y长度是B处理所需 1 type 2 PMyData = ^TMyData; 3 TMyData = record 4 v1, v2: Integer; 5 end; 6 7 PMyDataEx = ^TMyDataEx; 8 TMyDataEx = record 9 data: TMyData; 10 dataEx1: Integer; 11 dataEx2: Integer; 12 end; 13 14 procedure DoData(p: PMyData); 15 begin 16 p.v1 := 1; 17 p.v2 := 2; 18 end; 19 20 procedure DoDataEx(p: PMyData); 21 var 22 e: PMyDataEx; 23 begin 24 e := Pointer(p); 25 e.dataEx1 := 10; 26 e.dataEx2 := 20; 27 end; 额,好像跟偏移没啥关系,不过,个人觉得还是归纳到这里。 偏移,用话来说就是:你操作你的,我操作我的,各不相干。
使用指针偏移目地: 上面已经举例偏移,可能有人会觉得麻烦,有啥子用。我也觉得这种方式的代码确实有些限制,也不好写。 但有几点好处: a: 减少内存分配次数:少一次分配就加一分效率,在某些场合是能省则省。 b:定位查找快,如果不用这法子,查找这地址与之相匹配的上下文(context),你得循环?hash? 这玩意用个指针+-的法子,就可以找到对应的数据,为何不用? 坏处也是有的: a: 增加代码复杂度 b: 出错几率相对大 哈,有好有坏,:)
先写到这里了。以后想到啥再写,或整理,或细化一下,感觉写得不是很工整。。。 2014.10.18 by qsl |
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