Free Pascal语言基础学习:定义变量、数据类型、循环语句、case语句、条件判断、with语句、运算符

Pascal是一种结构化编程语言，而Free Pascal作为其现代编译器，不仅支持跨多种操作系统和处理器架构，还提供了高效的内存使用和函数重载等先进功能。Free Pascal继承了Pascal语言的核心特性，同时进行了扩展和优化，使其成为教育、学术和多领域应用开发的理想工具，展示了Pascal语言的持久影响力和Free Pascal的现代化改进。

定义变量

在Free Pascal中，变量的声明可以有多种形式，每种形式都有其特定的用途和含义，需要注意的是汇编名称必须唯一，不能声明或导出两个具有相同汇编名称的变量。特别是，不要尝试导出以FPC_开头的公共名称的变量，因为这是编译器用于某些内部系统例程的名称：

var  // 定义并初始化整数变量  myInteger: integer = 10;  // 定义并初始化实型变量  myReal: real = 3.14;  // 定义并初始化布尔型变量  myBoolean: boolean = true;  // 定义并初始化字符型变量  myChar: char = 'A';  // 定义并初始化字符串型变量  myString: string = 'Hello, World!';  begin  writeln('Integer: ', myInteger);  writeln('Real: ', myReal);  writeln('Boolean: ', myBoolean);  writeln('Char: ', myChar);  writeln('String: ', myString);  
end.

数据类型

在Free Pascal中，数据类型主要分为基本类型、字符类型、结构化类型、指针类型、过程类型、泛型类型和专用类型：

基本类型：
- 序数类型：包括整数类型（如integer, longint, shortint, byte等）、布尔类型（boolean）以及枚举类型（enumeration）。这些类型都是可计数的、有序的。
- 实数类型：Free Pascal支持IEEE浮点类型，主要使用的是real类型，它可以根据处理器的能力表示为single或double精度。
字符类型：
- char：表示单个字符，通常占用一个字节。
- string：表示字符串，即字符的序列。
结构化类型：这些类型允许用户定义更复杂的数据结构，如记录（record）、集合（set）等。
指针类型：指针类型用于存储内存地址，指向其他类型的数据。
过程类型：表示指向过程或函数的指针，可用于回调或动态调用。
泛型类型和专用类型：这些类型提供了更高级的类型构造能力，允许用户定义可重用和灵活的数据结构。

此外，Free Pascal还支持类型别名（type alias），允许用户为现有类型定义新的名称。

以下是常用类型的使用实例：

{ 文件名是： hello.pas }
Const  e = 2.7182818; { 实数类型常量。}  a = 2; { 序数（整数）类型常量。}  c = '4'; { 字符类型常量。}  s = '这是一个常量字符串'; { 字符串类型常量。}  sc = chr(32);  Var  ls: Longint;  P: Pointer;  Ss: set of 0..10; { 假设集合的范围是 0 到 10 }  i: Integer; { 声明循环计数器变量 }  begin  ls := SizeOf(Longint);  P := nil;  Ss := [1, 2];  writeln('浮点数：', e);  writeln('整数:', a);  writeln('字符:', c);  writeln('字符串:', s);  writeln('空格字符:', sc);  writeln('Longint类型大小:', ls);  { 打印指针是否为nil或者其指向的内存地址 }  if P = nil then  writeln('指针P是nil')  else  writeln('指针P不是nil');  { 遍历集合元素并打印 }  writeln('集合Ss的元素:');  for i := 0 to 10 do  if i in Ss then  writeln(i);  
end.

编译Pascal文件

fpc hello.pas

运行编译好的可运行文件

./hello

循环语句

for...to...do循环

在Free Pascal中，For循环是一种非常常用的控制结构，它允许我们重复执行一段代码直到满足某个条件。For循环使用一个控制变量，该变量在循环开始时被初始化，并在每次循环迭代后递增或递减，直到达到一个终止条件。

var  i: Integer;  
begin  for i := 1 to 10 do  begin  WriteLn('当前数值是: ', i);  end;  
end.

while...do循环

var  i: Integer;  
begin  i := 1;  while i <= 10 do  begin  WriteLn('当前数值是: ', i);  i := i + 1;  end;  
end.

repeat...until循环

在 Free Pascal 中，repeat...until 语句用于创建一个循环，该循环会一直执行，直到指定的表达式结果为真。由于表达式的评估是在语句执行之后进行的，因此循环体内的语句至少会执行一次,请注意，布尔表达式会默认进行短路评估，这意味着一旦结果确定，评估就会停止。

var  i: Integer;  
begin  i := 1;  repeat  WriteLn('当前数值是: ', i);  i := i + 1;  until i > 10;  
end.

case语句

在 Pascal 语言中，case 语句用于根据表达式的值来选择执行不同的代码块。case 语句中的表达式和常量必须在编译时是已知的，它们可以是枚举类型、序数类型（包括字符）或字符串类型。所有的 case 常量必须是同一类型。

编译器会评估 case 表达式。如果表达式的值与某个 case 常量匹配，那么会执行该常量后面的语句。执行完毕后，程序会继续执行 case 语句块之后的代码。

如果没有任何 case 常量与表达式的值匹配，那么会执行 else 或 otherwise 关键字后面的语句列表。这个列表可以为空。如果没有 else 部分，且没有 case 常量与表达式的值匹配，程序会在 case 语句块之后继续执行。

在 Free Pascal 中，与 Turbo Pascal 不同的是，不允许重复的 case 标签。此外，Free Pascal 还允许使用字符串作为 case 标签，此时 case 变量也必须是字符串类型，并且字符串比较是区分大小写的。

program Case;  var  C: char;  Number: integer;  OS: string;  begin  // 使用字符作为 case 标签  C := 'c';  case C of  'a': WriteLn('A pressed');  'b': WriteLn('B pressed');  'c': WriteLn('C pressed');  else  WriteLn('Unknown letter pressed: ', C);  end;  // 使用多个字符和 else 语句  C := 'd';  case C of  'a', 'e', 'i', 'o', 'u': WriteLn('Vowel pressed');  'y': WriteLn('This one depends on the language');  else  WriteLn('Consonant pressed');  end;  // 使用数字范围和 else 语句包含多个指令  Number := 105;  case Number of  1..10: WriteLn('Small number');  11..100: WriteLn('Normal, medium number');  else  WriteLn('HUGE number');  WriteLn('How did we get this much?');  end;  // 使用字符串作为 case 标签  OS := 'Linux';  case lowercase(OS) of  'windows', 'dos': WriteLn('Microsoft platform');  'macos', 'darwin': WriteLn('Apple platform');  'linux', 'freebsd', 'netbsd': WriteLn('Community platform');  else  WriteLn('Other platform');  end;  
end.

运行效果：

if...than...else条件判断语句

在Free Pascal中，if...then...else语句用于根据条件执行不同的代码块。if和then关键字之间的表达式必须返回布尔值（即真或假）。如果表达式的结果为True，则执行then关键字后面的语句。如果表达式的结果为False，则执行else关键字后面的语句（如果存在）。

请注意以下几点：

布尔表达式默认会进行短路评估，这意味着评估将在结果确定时停止。
在else关键字之前，不允许使用分号（;），但所有的语句都可以是复合语句。
在嵌套的if...then...else结构中，可能会出现歧义，即哪个else语句与哪个if语句配对。规则是，else关键字与第一个尚未与else配对的if关键字匹配（向后搜索）。

为了避免歧义，当需要嵌套if...then...else语句时，最好使用begin和end关键字来明确界定代码块。

var  score: Integer;  evaluation: string;  
begin  Write('请输入学生的分数: ');  ReadLn(score);  if score >= 90 then  evaluation := '优秀'  else if score >= 80 then  evaluation := '良好'  else if score >= 70 then  evaluation := '中等'  else if score >= 60 then  evaluation := '及格'  else  evaluation := '不及格';  WriteLn('学生的评价是: ', evaluation);  ReadLn; // 等待用户输入，防止程序立即退出  
end.

运行结果：

with语句简化字段和方法的访问

在Free Pascal中，with语句允许我们更方便地访问记录(record)、对象或类的字段和方法。使用with语句时，编译器会检查其中的变量引用或方法引用是否是该记录、对象或类的字段或方法。如果是，则直接访问该字段或调用该方法

Type  Passenger = Record  Name: String[30];  Flight: String[10];  end;  Var  TheCustomer: Passenger;  
begin  // 初始化乘客信息  TheCustomer.Name := 'Unknown';  TheCustomer.Flight := 'XXXX';  // 使用with语句更新乘客信息  With TheCustomer do  begin  Name := 'GGBond';  Flight := 'PS901';  end;  // 输出更新后的乘客信息  WriteLn('Passenger Name: ', TheCustomer.Name);  WriteLn('Flight Number: ', TheCustomer.Flight);  ReadLn; // 防止程序立即退出  
end.

运算符

算数运算符

运算符	操作
+	加法
-	减法
*	乘法
**	幂运算
/	除法
Div	整除
Mod	取余

赋值运算符 :=

赋值运算符定义将一种类型的变量赋值到另一种变量的操作。这结果类型必须与赋值语句左侧的变量类型匹配，即单个赋值运算符的参数必须与右侧的表达式类型相同赋值运算符，此系统可用于声明新类型，并为该类型定义赋值。

在Free Pascal中，赋值运算符（:=）不仅用于基本的变量赋值，还可以重载以支持自定义类型的赋值操作。通过重载赋值运算符，我们可以定义如何将一个类型的值赋给另一个类型的变量。这种特性在处理复杂数据类型，如记录（record）或自定义类时特别有用。

type  Complex = record  re, im: real;  end;  // 重载赋值运算符，以支持将实数赋给复数  
operator := (r: real) z: Complex;  
begin  z.re := r;  z.im := 0.0;  
end;  var  R: real;  C: Complex;  
begin  R := 3.14;  C := R; // 这里使用了重载的赋值运算符  writeln('复数 C 的实部: ', C.re, ' 虚部: ', C.im);  readln;  
end.

逻辑运算符

运算符	操作
not	按位求反(一元)
and	按位与
or	按位或
xor	按位异或
shl	向左按位移位
shr	向右按位移位
<<	向左按位移位(与shl相同)
>>	按位向右移位(与shr相同)

集合运算符

运算符	操作
+	并集
-	差集
*	交集
><	对称差集
<=	包含
>=	左侧集合是右侧集合的超集
include	在集合中包含一个元素
exclude	从集合中排除一个元素
in	检查一个元素是否在集合中