Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-02-26

1 Работая на таких высокоуровневых языках, как JavaScript, позволительно не знать устройство массивов для решения повседневных задач. С другой стороны, подобное понимание делает код менее магическим и дает возможность заглядывать чуть дальше.

2 <h2>Массивы в Cи</h2>

3 Реальные массивы лучше всего рассматривать на языкеCи, который, с одной стороны, достаточно простой и понятный, с другой - очень близок к железу и не скрывает от нас практически ничего. Когда мы говорим про примитивные типы данных, такие как "строка" или "число", то на интуитивном уровне все довольно понятно: под каждое значение выделяется некоторый размер памяти в соответствии с типом, в которой и хранится само значение. А как должна выделиться память под хранение массива? И что такое массив в памяти? На уровне хранения понятия массив не существует. Массив представляется цельным куском памяти, размер которого вычисляется по следующей формуле:количество элементов * количество памяти под каждый элемент. Из этого утверждения есть два интересных вывода:

4 <ul><li>Размер массива - фиксированная величина. Те динамические массивы (изменяющие свой размер во время работы), с которыми мы имеем дело во многих языках, реализованы уже внутри языка, а не на уровне железа.</li>

5 <li>Все элементы массива имеют один тип и занимают одно и то же количество памяти. Благодаря этому появляется возможность простым умножением (по формуле, описанной выше) получить адрес той ячейки, в которой лежит нужный нам элемент. Именно это происходит под капотом, при обращении к элементу массива под определенным индексом.</li>

6 </ul>Фактически индекс в массиве - смещение относительно начала куска памяти, содержащего данные массива. Адрес, по которому расположен элемент под конкретным индексом, рассчитывается так:индекс * количество памяти, занимаемое одним элементом (для данного типа данных на данной архитектуре). Пример на Си:

7 Если предположить, что тип int занимает в памяти 2 байта, то адрес элемента, соответствующего индексу 3, вычисляется так:начальный адрес + 3 * 2. Начальный адрес - это адрес ячейки памяти, начиная с которой располагается массив. Он формируется во время выделения памяти под массив. Ниже пример расчета адресов памяти под разные элементы массива numbers:

8 Теперь должно быть понятно, почему индексы в массиве начинаются с нуля. 0 - означает отсутствиесмещения.

9 Но не все данные имеют одинаковый размер. Как будет храниться массив строк? Строки имеют разную длину и требуют разное количество памяти для своего хранения. Один из способов сохранить строки в массиве на языке Си - создать массив массивов (тут нужно понимать, что любая строка в Си это массив символов). Вложенные массивы обязательно должны быть одного размера, невозможно обойти физические ограничения массивов. Хитрость в том, что этот размер должен быть достаточно большой, чтобы туда поместились необходимые строки.

10 <h3>Безопасность</h3>

11 В отличие от высокоуровневых языков, в которых код защищен от выхода за границу массива, в таком языке, какC, выход за границу не приводит к ошибкам (на самом деле он может приводить к segfault, но это здесь не важно). Обращение к элементу, индекс которого находится за пределами массива, вернет данные, которые лежат в той самой области памяти, куда его попросили обратиться в соответствии с формулой выше. Чем они окажутся - никому не известно (но они будут проинтерпретированы в соответствии с типом массива. Если массив имеет тип int, то вернется число). Выход за границу массива активно эксплуатируется хакерами для взлома программ.

12 <h2>Массивы в динамических языках</h2>

13 В динамических языках, таких как JavaScript, устройство массивов значительно сложнее, чем в си. Так как типы данных вычисляются автоматически во время выполнения кода. Массив в такой среде не может работать, как в языке C. Неизвестно, данные каких типов окажутся внутри в процессе работы.

14 Массивы в таких языках содержат не сами данные, а ссылки (адреса в памяти) на них. Тогда становится не важно, что хранить. Любое значение в массиве - адрес, имеющий одинаковый размер независимо от данных, на которые он указывает. Такой подход делает массивы гибкими, но с другой стороны, более медленными.

15 Кроме того, массивы в динамических языках тоже динамические. То есть их размер может увеличиваться или уменьшаться в процессе работы программы. Технически это работает так: если ссылки (помним, что данные там не хранятся) в массив не помещаются, то интерпретатор внутри себя создает новый массив большего размера (обычно в два раза) и переносит все ссылки туда. Динамические массивы очень упрощают процесс разработки, но за это тоже приходится платить скоростью.