Fillchar 过程全解

Fillchar过程全解

Fillchar是Turbo/Borland Pascal的System单元的一个标准过程，它的使用格式是：FillChar(var X; Count: Word; Value)，它的功能是，把指定变量X在内存段中所占的低Count个字节赋为相同的值Value， 其中Value是填充的值，只能是Byte、Char或Boolean等单字节类型的值。在Free Pascal中稍加扩展为FillChar(var X; Count: Longint; Value), 功能没变。

[例1]：Fillchar通常用来给数据赋初值。

var a:array [1..10] of arrtype;

执行fillchar(a,sizeof(a),0);
当arrtype为
1.real(其他实数类型差不多)                    使得a中的元素全部成为0.0
2.integer(byte,word,longint,shortint都相同)   全部为0
3.boolean                                     全部为false
4.char                                        全部为#0

这里使用了函数sizeof(a)，其功能是返回变量a所占的总字节数，如上例返回：

当arrtype为
1.real               sizeof(a)的值为60（每个元素占6个字节，10个元素共占60个字节）
 single              sizeof(a)的值为40（每个元素占4个字节，10个元素共占40个字节）
 double              sizeof(a)的值为80（每个元素占8个字节，10个元素共占80个字节）
 extended            sizeof(a)的值为100（每个元素占10个字节，10个元素共占100个字节）
 comp                sizeof(a)的值为80（每个元素占8个字节，10个元素共占80个字节）
2.integer(word)      sizeof(a)的值为20 （每个元素占2个字节，10个元素共占20个字节）
3.byte (shortint)    sizeof(a)的值为10 （每个元素占1个字节，10个元素共占10个字节）
4.longint            sizeof(a)的值为40 （每个元素占4个字节，10个元素共占40个字节）
5.boolean            sizeof(a)的值为10（每个元素占1个字节，10个元素共占10个字节）
6.char               sizeof(a)的值为10 （每个元素占1个字节，10个元素共占10个字节）

所以例1的结果就是将数组a的所有元素（全部字节）用0来填充，要注意对不同类型的数据而言，对“0”的“解释”是截然不同的！对整型或实型量来讲，所有字节均为0，则该量也为0；对boolean型量（一个字节）来讲，0表示false（非0数表示true），则该量为false；对char型量（一个字节）来讲，0表示ASCII码值为0的字符，则该量为#0。

[例2]：将上例中的fillchar(a,sizeof(a),0)改为 fillchar(a,sizeof(a),1)，结果如何呢？
执行fillchar(a,size(a),1);
当arrtype为
1.boolean  全部为true(1是非0值，表示true)
2.char 全部为#1

3.byte，shortint  每个元素是1字节量，全部为1
4.integer,word   每个元素是2字节量，全部为(257)10。这是因为

在一个integer或word 型变量中，它的高、低两个字节均用1来填充（将10进制数1转化为二进制数00000001），结果为：

显然，得到的量就是(257)10=(0000000100000001)2。

如果，执行的是fillchar(a,size(a),171),结果又是怎样的？

因为(171)10=(10101011)2,所以，填充后为：

对于integer类型的量，其值为(-21589)10,这是因为integer类型的数据是用补码表示的有符号数，最高位是符号位，0表示正，1表示负，由于本数是负数,补码为1010101110101011，则反码为1010101110101010，原码为1101010001010101，其值为-(2¹⁴+2¹²+2¹⁰+2⁶+2⁴+2²+1)10=-(21589)10；对于word类型的量，其值为(43947)10,这是因为word类型的数据是用原码表示的无符号数（非负数），原码为1010101110101011，其值为(2¹⁵+2¹³+2¹¹+2⁹+2⁸+2⁷+2⁵+2³+2¹+1)10=(43947)10；

5.longint  每个元素是4字节量，执行fillchar(a,size(a),1)后,全部为(16843009)10。这是因为,对于每个元素来讲,用1填充后变为:

longint类型的数据是用补码表示的有符号数，最高位是符号位，0表示正，1表示负，由于本数是正数,故补码、反码及原码均为00000001000000010000000100000001，其值为(2²⁴+2¹⁶+2⁸+1)10=( 16843009)10；

如果，执行的是fillchar(a,size(a),255),结果又是怎样的？

由于(255)10=(11111111)2,故填充后,补码为11111111111111111111111111111111,它是负数,则其反码为11111111111111111111111111111110,原码为10000000000000000000000000000001,其值为-1

6.single  每个元素是4字节量，全部为2.36942782761724E-0038,这是因为,对于每个元素来讲,用1填充后的结果与longint类型的二进制码完全相同,但是, single类型对此数据的“解释”却完全不同：

A.最高位(第31位)是整个数的符号位,0为正, 1为负;

B.接着的8位(第30位至第23位)是用移码表示的阶码;

C.后面的23位(第22至第0位)表示尾数;

D.单精度量的值为：±2^实际指数*实际尾数

①、若阶码=00000000，则实际指数=-126，实际尾数=(0.???????????????????????)₂,其中的?代表相应位置上的二进制码(0或1);显然,在？全为0时, 这个单精度量的值为0;

②、若阶码大于00000000且小于11111111，则实际指数=阶码-(127)10=阶码-01111111，实际尾数=(1.???????????????????????)₂

③、INF（无穷大）若阶码=11111111，尾数全0，则已达上界，被作为无穷大

④、浮点运算错误：若阶码=11111111，尾数在（00000000000000000000000， 10000000000000000000000）之间。

⑤、NAN（非数:Not A Number）若阶码=11111111，尾数在[10000000000000000000000， 11111111111111111111111]之间

下面,我们来分析二进制码为00000001000000010000000100000001的单精度数(single类型)的值是多少。①最高位为0，表示正数；②阶码为00000010，换成10进制数为2，则实际指数=2-127=-125，③尾数为00000010000000100000001，实际尾数=1. 00000010000000100000001, 换成10进制数为1+2^-7+2^-15+2^-23=1.00784313678741455078125, ④此单精度数的值是+2^-125*1.00784313678741455078125≈2.36942782761724e-38

7.其他实数类型就不一一列举了。

8.对于集合类型  若arrtype=set of '#'..'z'; 执行fillchar(a,sizeof(a),0)后的结果：a全为空集；sizeof(a)返回120。为什么sizeof(a)的值为120？原来，对集合类型来讲，由于元素范围事先必须给定（如'#'..'z'），每个元素是否存在于某集合中，只需用0或1记下即可，用0表示该元素不属于某集合，用1表示该元素属于某集合，即只用1个二进制位就可表示1个元素是否属于某集合，那么只要我们按元素的序号顺序记下一串二进制代码，就可以标记所有范围内的元素是否属于某集合了。但这里有一个问题：数据的存储通常是以字节为单位进行的，不是直接访问每一个二进制位，因此，必须将用户给定的元素的范围进行调整，调整原则是：两端适当外扩,使第一个元素的序号以及元素的个数正好成为8的倍数，这样就可以字节为单位存储集合了。即：若arrtype=set of char1..char2（事先要定义char1,char2常量），则范围扩大为newchar1..newchar2,其中newchar1=chr(ord(char1)-ord(char1) mod 8), newchar2=chr(ord(char2)+7-ord(char2) mod 8)。对于arrtype=set of '#'..'z'，用户给定的范围是：#35..#122,则扩大后的实际范围是#32..#127，元素个数为96，需要用96bit=12byte表示，故数组a中每个元素（数组中的元素）占12字节，共10个元素要占120字节。

问题：对于arrtype=set of '#'..'z'; 执行fillchar(a,sizeof(a),135)后的结果是什么呢？(135)10= (10000111)2, 数组a中每个元素如a[1]占12字节，即：100001111000011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111，共96个二进制位，最低位为1，表示扩展后范围内的第1个集合元素（#32即空格）属于集合a[1]，第2位为1，表示第2个元素（#33即“！”）属于集合a[1]，第3位为1，表示第3个元素（#34即“"”）属于集合a[1]，第4位为0，表示第4个元素（#35即“#”）不属于集合a[1]，依此类推。其他的数组元素a[2],a[3],...,a[10]都与a[1]相同。

[例3]部分字节填充问题。前面讲的都是全部字节被填充（因为用了sizeof()函数） 对例1，若执行fillchar(a,1,55)，即将变量a的第一个字节（下标最小的元素的最低字节）填充为(55)10，其原理雷同。

[小结] Fillchar(var X; Count: Word; Value)过程的功能是，把指定变量X在内存段中所占的低Count个字节中的每个字节用一个字节的数据Value来填充，由于各种数据类型对相同的二进制码具有不同的解释，故最后得到的结果也大相径庭。本文探讨了各种类型数据的内部存储机制，有助于加深对数据类型的理解。