［C语言］数组详解

Posted 2021-09-01 还小给个面子

文章目录

• 数组的定义
• 一维数组的创建和初始化
• • 数组的创建
  • 数组的初始化
• 一维数组的使用
• 一维数组在内存中的存储
• 二维数组的创建和初始化
• • 二维数组的创建
  • 二维数组的初始化
• 二维数组的使用
• 二维数组在内存中的存储
• 数组作为函数参数
• • 数组名是什么？

数组的定义

数组（Array）是有序的元素序列。 若将有限个类型相同的变量的集合命名，那么这个名称为数组名。组成数组的各个变量称为数组的分量，也称为数组的元素，有时也称为下标变量。用于区分数组的各个元素的数字编号称为下标。数组是在程序设计中，为了处理方便， 把具有相同类型的若干元素按有序的形式组织起来的一种形式。这些有序排列的同类数据元素的集合称为数组。

一维数组的创建和初始化

数组的创建

数组是一组相同类型元素的集合。 数组的创建方式：

type_t arr_name [const_n];
//type_t 是指数组的元素类型
//const_n 是一个常量表达式，用来指定数组的大小

数组创建的实例：

//代码1
int arr1[10];
//代码2
int count = 10;
int arr2[count];//数组时候可以正常创建？
//代码3
char arr3[10];
float arr4[1];
double arr5[20];

注：上面的代码2，在用 gcc 去编译这段程序时，是没有任何问题的，但在vs2019环境下会报以下的错误：

是因为在 ISO/IEC9899 标准的 6.7.5.2 Array declarators 中明确说明了数组的长度可以为变量的，称为变长数组（VLA，variable length array）。（注：这里的变长指的是数组的长度是在运行时才能决定，但一旦决定在数组的生命周期内就不会再变。）
在 GCC 标准规范的 6.19 Arrays of Variable Length 中指出，作为编译器扩展，GCC 在 C90 模式和 C++ 编译器下遵守 ISO C99 关于变长数组的规范。

注意：在我们学习的vs2019环境下，数组创建， [] 中要给一个常量才可以，不能使用变量。

数组的初始化

数组的初始化是指，在创建数组的同时给数组的内容一些合理初始值（初始化）。

int arr1[10] = {1,2,3};
int arr2[] = {1,2,3,4};
int arr3[5] = {1，2，3，4，5}；
char arr4[3] = {'a',98, 'c'};
char arr5[] = {'a','b','c'};
char arr6[] = "abcdef";

数组在创建的时候如果想不指定数组的确定大小就得初始化。数组的元素个数根据初始化的内容来确定。

注：char型数据是将一个字符常量放到一个字符变量中,并不是把该字符本身放到内存单元中去,而是将该字符的相应的ASCII代码放到存储单元中。因为b的ASCII码值是98，所以arr4和arr5所存储的内容是完全一致的。

对于下面的代码要区分，内存中是如何分配的呢？

char arr1[] = "abc";
char arr2[3] = {'a','b','c'};

arr1以字符串的方式初始化，在数组的结尾会自动添加上’\\0’，而arr2的方式则不会，只能自己在初始化的结尾加上’\\0’才能完成初始化操作。

一维数组的使用

对于数组的使用我们之前介绍了一个操作符： [] ，下标引用操作符。它其实就数组访问的操作符。 我们来看代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    //计算数组的元素个数
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    //对数组内容赋值,数组是使用下标来访问的，下标从0开始。
    int i = 0;//做下标
    for(i=0; i<10; i++)
    {
        arr[i] = i;
    } 
    //输出数组的内容
    for(i=0; i<10; ++i)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

总结:

1. 数组是使用下标来访问的，下标是从0开始。
2. 数组的大小可以通过sizeof操作符计算得到。

int arr[10];
int size =sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);

一维数组在内存中的存储

接下来我们探讨数组在内存中的存储。 看代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); ++i)
	{
		printf("&arr[%d] = %p\\n", i, &arr[i]);
	}
	return 0;
}

仔细观察输出的结果，我们知道，随着数组下标的增长，元素的地址，也在有规律的递增。 由此可以得出结论：数组在内存中是连续存放的。

二维数组的创建和初始化

二维数组的创建

//数组创建
int arr[3][4];
char arr[3][5];
double arr[2][4];

二维数组的初始化

//数组初始化
int arr[3][4] = {1,2,3,4};
int arr[3][4] = {{1,2},{4,5}};
int arr[][4] = {{2,3},{4,5}};

二维数组的使用

二维数组的使用也是通过下标的方式。 看代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[3][4] = { 0 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			arr[i][j] = i * 4 + j;
		}
	}
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}

运行结果：

二维数组在内存中的存储

像一维数组一样，这里我们尝试打印二维数组的每个元素的地址。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[3][4];
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			printf("&arr[%d][%d] = %p\\n", i, j, &arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}

通过结果我们可以分析到，其实二维数组在内存中也是连续存储的。

数组作为函数参数

往往我们在写代码的时候，会将数组作为参数传个函数，比如：我要实现一个冒泡排序函数将一个整形数组排序。 那我们将会这样使用该函数：

冒泡排序函数的错误设计

//方法1：
#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[])
{
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//这样对吗？
    int i = 0;
    for (i = 0; i < sz - 1; i++)
    {
        int j = 0;
        for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
        {
            if (arr[j] > arr[j + 1])
            {
                int tmp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = tmp;
            }
        }
    }
}
int main()
{
    int i = 0;
    int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };
    bubble_sort(arr);//是否可以正常排序？
    for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

运行结果：

可以看出运行结果并没有符合我们的预期，我们通过调试可以看bubble_sort 函数内部的sz大小为1。
这是因为函数在传递数组名时，并没有把整个数组名传进去，而传的是首元素地址，本质上是一个指针。

数组名是什么？

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = {1,2，3,4,5};
    printf("%p\\n", arr);
    printf("%p\\n", &arr[0]);
    printf("%d\\n", *arr);
    //输出结果
    return 0;
}

运行结果：

结论：

数组名是数组首元素的地址。（有两个例外）

1. sizeof(数组名)，计算整个数组的大小，sizeof内部单独放一个数组名，数组名表示整个数组。
2. &数组名，取出的是数组的地址。&数组名，数组名表示整个数组。

除此1,2两种情况之外，所有的数组名都表示数组首元素的地址。

冒泡排序函数的正确设计

当数组传参的时候，实际上只是把数组的首元素的地址传递过去了。
所以即使在函数参数部分写成数组的形式： int arr[] 表示的依然是一个指针： int *arr 。那么，函数内部的 sizeof(arr) 结果是4。
如果 方法1 错了，该怎么设计？

//方法2
void bubble_sort(int arr[], int sz)//参数接收数组元素个数
{
    int i = 0;
    for (i = 0; i < sz - 1; i++)
    {
        int j = 0;
        for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
        {
            if (arr[j] > arr[j + 1])
            {
                int tmp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = tmp;
            }
        }
    }
}
int main()
{
    int i = 0;
    int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    bubble_sort(arr, sz);//是否可以正常排序？
    for (i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

运行结果：