О чём не пишут в книгах по Delphi

 P := PChar(S);
 if Pointer(S) = P then Label1.Caption := 'Равно'
 else Label1.Caption := 'Не равно';
end;

Вполне ожидаемый результат — Равно. Можно, например, перенести строку из сегмента кода в динамическую память с помощью UniqueString — результат не изменится. Однако выводы делать рано. Рассмотрим следующий пример (листинг 3.29).

Листинг 3.29. Сравнение указателя после приведения пустой строки к PChar

procedure TForm1.Button11Click(Sender: TObject);
var
 S: string;
 P: PChar;
begin
 S := '';
 P := PChar(S);
 if Pointer(S) = P then Label1.Caption : = 'Равно'
else Label1.Caption := 'He равно';
end;

От предыдущего он отличается только тем, что строка S имеет пустое значение. Тем не менее на экране мы увидим Не равно. Связано это с тем, что приведение строки AnsiString к типу PChar на самом деле не является приведением типов. Это скрытый вызов функции _LStrToPChar, и сделано так для того, чтобы правильно обрабатывать пустые строки.

Значение '' (пустая строка) для строки AnsiString означает, что память для нее вообще не выделена, а указатель имеет значение nil. Для типа PChar пустая строка — это ненулевой указатель на символ #0. Нулевой указатель также может рассматриваться как пустая строка, но не всегда — иногда это рассматривается как отсутствие какого бы то ни было значения, даже пустого (аналог NULL в базах данных). Чтобы решить это противоречие, функция _LStrToPChar проверяет, пустая ли строка хранится в переменной, и, если не пустая, возвращает этот указатель, а если пустая, то возвращает не nil, а указатель на символ #0, который специально для этого размещен в сегменте кода. Таким образом, для пустой строки PChar(S) <> Pointer(S), потому что приведение строки AnsiString к указателю другого типа — это нормальное приведение типов без дополнительной обработки значения.

3.3.5. Побочное изменение

Из-за того, что две одинаковые строки AnsiString разделяют одну область памяти, на неожиданные эффекты можно натолкнуться, если модифицировать содержимое строки в обход стандартных механизмов. Следующий код (листинг 3.30, пример SideChange на компакт-диске) иллюстрирует такую ситуацию.

Листинг 3.30. Побочное изменение переменной S2 при изменении S1

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
 S1, S2: string;
 P: PChar;
begin
 S1 := 'Test';
 UniqueString(S1);
 S2 := S1;
 P := PChar(S1);
 P[0] := 'F';
 Label1.Caption := S2;
end;

В этом примере требует комментариев процедура UniqueString. Она обеспечивает то, что счетчик ссылок на строку будет равен единице, т.е. для этой строки делается уникальная копия. Здесь это понадобилось для того, чтобы строка S1 хранилась в динамической памяти, а не в сегменте кода, иначе мы получили бы Access violation, как и во втором случае рассмотренного ранее примера Constants (см. листинг 2.17).

В результате работы этого примера на экран будет выведено не Test, a Fest, хотя значение S2, казалось бы, не должно меняться, потому что изменения, которые мы делаем, касаются только S1. Но более внимательный анализ подсказывает объяснение: после присваивания S2 := S1 счетчик ссылок строки становится равным двум, а сама строка разделяется двумя указателями: S1 и S2. Если бы мы попытались изменить непосредственно S2, то сначала была бы создана копия этой строки, а потом сделаны изменения в этой копии, а оригинал, на который указывала бы S2, остался без изменений. Но, использовав PChar, мы обошли механизм копирования, поэтому строка осталась в единственном экземпляре, и изменения затронули не только S1, но и S2.

В данном примере все достаточно очевидно, но в более сложных случаях разработчик программы может и не подозревать, что строка, с которой он работает, разделяется несколькими переменными. Справка Delphi советует сначала обеспечить уникальность копии строки с помощью UniqueString и только потом работать с ней через PChar, если в этом есть необходимость.

Рассмотрим еще один пример, практически не отличающийся от предыдущего (листинг 3.31).

Листинг 3.31. Отсутствие побочного изменения переменной S2 при изменении S1

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
var
 S1, S2: string;
 P: PChar;
begin
 S1 := 'Test';
 UniqueString(S1);
 S2 := S1;
 P := @S1[1];
 P[0] := 'F';
 Label1.Caption := S2;
end;

В этом случае на экран будет выведено Test, т.е. побочного изменения переменной не произойдёт, хотя переменная S1 по прежнему изменяется в обход стандартных механизмов Delphi.

Вся разница между двумя примерами заключается в том, как получается указатель на строку. В первом примере он является результатом приведения типа строки к PChar, а во втором — операции взятия адреса первого символа строки. По идее, это должно приводить к одинаковому результату, однако компилятор, зная, что указатель получается, возможно, для того, чтобы с его помощью менять содержимое строки, вставляет сюда неявный вызов UniqueString. В результате этого для S1 выделяется в динамической памяти другая область, чем для S2, и манипуляции с содержимым S1 больше не затрагивают S2.

Неявный вызов UniqueString при обращении к символу строки по индексу выполняется всегда, когда у компилятора есть основания ожидать изменения строки. Это снижает производительность, т.к. многие вызовы UniqueString оказываются излишними. Например, если выполняется посимвольная модификация строки в цикле, UniqueString будет вызываться на каждой итерации цикла, хотя достаточно одного вызова — перед началом цикла. Поэтому в тех случаях, когда производительность критична, посимвольную модификацию строки лучше выполнять низкоуровневыми методами, обращаясь к символам через указатели и обеспечив уникальность строки самостоятельно. Что же касается скорости получения указателя, то тут наиболее быстрым является приведение переменной типа AnsiString к типу Pointer, т.к. это вообще не приводит к генерации дополнительного кода. Приведение к типу PChar работает медленнее потому, что выполняется неявный вызов функции _LStrToPChar, а получение адреса первого символа снижает производительность из-за неявного вызова UniqueString.

Примечание

Еще раз напомним, что низкоуровневые операции с указателями небезопасны в том смысле, что компилятор почти не способен указать разработчику на ошибки в коде, если такие будут. Поэтому применять быстрые низкоуровневые средства доступа к отдельным символам строки следует только тогда, когда в этом действительно есть необходимость.

3.3.6. Нулевой символ в середине строки

Хотя символ #0 и добавляется в конец каждой строки AnsiString, он уже не является признаком ее конца, т.к. длина строки хранится отдельно. Это позволяет размещать символы #0 и в середине строки. Но нужно учитывать, что полноценное преобразование такой строки в PChar невозможно — это иллюстрируется примером Zero на компакт-диске (листинг 3.32).