Динамические массивы в среде .NET и языке C#.

В языке C# массивы являются объектами, а не просто смежными адресуемыми областями памяти, как в C и C++. Array является абстрактным базовым типом для всех типов массивов. Можно использовать свойства и другие члены класса, которые имеет Array.

Класс Array является базовым для реализаций языка, поддерживающих работу с массивами. Тем не менее, явно наследовать класс Array может только система и компиляторы. Пользователи должны применять конструкции массивов, предоставляемые языком программирования.

Элементом называется значение, содержащееся в объекте Array. Длина объекта Array равна общему числу элементов, которые могут в нем содержаться. Ранг объекта Array равен размерности объекта Array. Нижняя граница измерения объекта Array является начальным индексом этого измерения объекта Array; в многомерном массиве Array у каждого измерения могут быть свои нижние границы.

Объекты Type предоставляют сведения об объявлениях типов массивов. Объекты Array с одинаковым типом массива используют один и тот же объект Type.

Свойство Type.IsArray и метод Type.GetElementType могут не возвращать ожидаемые результаты в объекте Array, поскольку в случае приведения массива к типу Array, результатом является объект, а не массив. Это означает, что typeof(System.Array).IsArray возвращает значение false, а typeof(System.Array).GetElementType возвращает значение null.

В отличие от большинства классов в классе Array предусмотрен метод CreateInstance, используемый вместо открытых конструкторов для получения доступа с поздней привязкой.

Метод Array.Copy копирует элементы из массива в массив, не только когда типы этих массивов совпадают, но и когда они различны; приведение типов при этом выполняется автоматически.

Некоторые методы, такие как CreateInstance, Copy, CopyTo, GetValue и SetValue, предоставляют возможность перегрузок, которые принимают 64-разрядные целые числа в качестве параметров для работы с массивами большой емкости. Свойство LongLength и метод GetLongLength возвращают 64-разрядные целые числа, указывающие длину массива.

Сортировка объекта Array не гарантируется. Объект Array должен быть отсортирован до выполнения операций (таких, как BinarySearch), для которых требуется сортировка объекта Array.

//----------------------------Рихтер

Массивы — это механизм объединения отдельных элементов в набор, рассматриваемый как единое целое. Общеязыковая исполняющая среда Microsoft .NET (CLR) поддерживает массивы одномерные (single-dimension), многомерные (multidimen-sion) и вложенные (jagged). Базовым для всех массивов является тип SystemArray, производный от System.Object. А это значит, что массивы всегда относятся к ссылочному типу и размещаются в управляемой куче, а переменная в приложении содержит не сам массив, а ссылку на него. Поясню это на примере:

Int32[] mylntegers; // Объявляем ссылку на массив.

mylntegers = new Int32[100]; // Создаем массив из 100 элементов типа Int32.

В первой строке объявляется переменная mylntegers для хранения ссылки на одномерный массив элементов типа Int32. Вначале mylntegers присваивается null, так как память под массив пока не выделена. Во второй строке выделяется память под 100 значений типа Int32; все они инициализируются 0. Поскольку массивы относятся к ссылочным типам, блок памяти для хранения 100 неупакованных экземпляров Int32 выделяется в управляемой куче.

Вообще говоря, помимо элементов массива в блоке памяти также размещается указатель на объект-тип и SyncBlocklndex, а также некоторые дополнительные члены. Возвращенный адрес этого блока памяти заносится в переменную mylntegers.

Аналогично создается и массив элементов ссылочного типа:

Control[] myControls; // Объявляем ссылку на массив.

myControls = new Control[50]; // Создаем массив из 50 ссылок на Control.

В первой строке объявлена переменная myControls для размещения ссылки на одномерный массив ссылок на элементы Control. Вначале myControls присваивается null, ведь память под массив не выделена. Во второй строке выделяется память под 50 ссылок на Control; все эти ссылки инициализируются значением null. Поскольку Control относится к ссылочным типам, то создание массива сводится только к созданию ссылок; реальные объекты в этот момент не создаются. Возвращенный адрес блока памяти заносится в переменную myControls.

Вот как выглядят массивы значимого и ссылочного типов в управляемой куче (рис. 13-1).

Рис. 13-1. Массивы значимого и ссылочного типов в управляемой куче

На этом рисунке показан массив Controls после выполнения таких операторов:

myControls[1] = new ButtonQ;

myControls[2] = new TextBoxO;

myControls[3] = myControls[2]; // Два элемента ссылаются на один и тот же объект. myControls[46] = new DataGridO;

myControls[48] = new ComboBoxQ;

myControls[49] = new ButtonQ;

Согласно общеязыковой спецификации (CLS), нумерация элементов в массиве должна начинаться с нуля. Тогда методы, написанные на С#, смогут передать ссылку на созданный массив коду, написанному на другом языке, скажем, на Microsoft Visual Basic .NET. Кроме того, поскольку массивы с начальным нулевым индексом получили очень большое распространение, Microsoft постаралась оптимизировать их работу. Тем не менее в CLR допускаются и иные варианты индексации массивов, хотя это не приветствуется. Те, для кого вопросы производительности и межъязыковой совместимости программ не имеют большого значения, могут узнать о создании и использовании массивов, начальный индекс которых отличен от 0, далее в этой главе.

Из рис. 13-1 видно, что в каждом массиве есть некоторая дополнительная информация (overhead). Это сведения о размерности массива (числе измерений), его нижней границе (чаще всего 0) и числе элементов в каждом измерении. Здесь же указан тип элементов массива. Ниже мы рассмотрим методы, позволяющие запрашивать эти данные.

Пока что нам встречались только одномерные массивы. Желательно ограничиться одномерными массивами с нулевым начальным индексом, которые называют иногда векторами. Векторы обеспечивают лучшую производительность, поскольку для операций с ними используются специальные IL-команды, такие как newarr, Idelem, Idelema, Idlen и stelem. Но если вам больше подходят многомерные массивы — пожалуйста. Вот некоторые примеры использования многомерных массивов:

// Создаем двумерный массив Doubles.

Doublet[,] myDoubles = new Double[10,9];

CLR поддерживает также вложенные (jagged) массивы. Производительность у одномерных вложенных массивов с нулевым начальным индексом такая же, как у обычных векторов. Однако обращение к элементу вложенного массива означает обращение к двум или больше массивам одновременно.

Вот пример массива многоугольников, где каждый многоугольник состоит из массива экземпляров Point:

//Создаем одномерный массив массивов Point.

Point[][] myPolygons = new Point[3][];

// myPolygons[0] ссылается на массив из 10 экземпляров Point.

myPolygons[0] = new Point[10];

// myPolygons[1] ссылается на массив из 20 экземпляров Point.

myPolygons[1] = new Point[20];

// myPolygons[2] ссылается на массив из 30 экземпляров Point.

myPolygons[2] = new Point[30];

// Отображаем точки первого многоугольника,

for (Int32 х = 0; х < myPolygons[0].Length; x++)

Console.WriteLine(myPolygons[0][x]);

Примечание CLR проверяет корректность индекса массива. Иначе говоря, при обращении к элементу массива, состоящему, скажем, из 100 элементов (пронумерованных от 0 до 99), с индексом 100 или -5 генерируется исключение SystemlndexOutOfRangeException. Доступ к памяти за пределами массива нарушит безопасность типов и откроет потенциальную брешь в защите, недопустимую для верифицируемого кода в CLR. Обычно проверка выхода индекса за границы не имеет существенного значения для производительности, так как JIT-компилятор проверяет границы массивов обычно один раз перед выполнением цикла, а не при каждой итерации.