C系列总结1 & 浅谈数组-存储细节及其与指针的辨析

前言：

不积跬步,无以至千里
数组是C中非常简单的概念，但个中细节还是值得总结一二，如下
参考书目

• 《C语言深度剖析》
• 《C++primer》

以及

• Write by 张鹏霄, zpx736312737@126.com

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概要：

• 定义
  
  • 数组的声明a[N],其中a是数组的名字，N是数组的纬度。
  • 纬度说明了数组中元素的个数，对于大小固定的数组，在编译的时候必须是已知的，即：N必须是常量。
  • 相比较C++中的vector，数组损失了一些灵活性，但在某些应用中性能较好。
• 难点
  
  • 数组与指针的辨析
  • 数组在内存中的存储细节

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数组初始化

显式：

int arr[] = {1,2,3};
int arr[3] = 0;
const unsigned sz = 3;
int arr[sz] = {1,2,3}

误用案例：

char a[6] = "hahaha";//没有空间存放空字符

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数组的存储与访问

数组在内存的存储被分为两部分：数组名与数组元素：

• 数组名作为一种特殊变量（引用类型），被存在栈中；
• 数组元素作为数组的实际变量存在堆中；
• 不同于int i = 1;中i是变量名，1是变量的值，数组的元素没有名字(a[x]不是变量名)；
• 数据的访问通过数组名解引用得到数组首元素的地址,其后元素可用指针或下标的形式访问。

数组与指针在使用中常被混淆
《C语言深度剖析》中明确指出：指针与数组是两个完全不同的数据类型

• 指针在32位系统下永远只占4byte,其值为某一内存的地址；
• 数组大小由数组元素类型及个数决定，可以存除函数外的任意类型数据。
• 指针与数组常常被混淆的一个原因是：两者都可以使用指针、下标的形式去访问数据
  
  • char *p = "abcdef";此时*(p+4)与p[4]都可以访问到字符 ‘e’；
  • char p[] = "abcdef";此时*(p+4)与p[4]都可以访问到字符 ‘e’。

关于数组名在一些少见的情况下有几点需要强调

• sizeof(a)中a被作为数组名（引用类型变量）处理（未被解引用），其它情况会被解析为首元素地址

int a[] = {1, 2, 3, 4};
printf("%d\n",sizeof(a));//16 对数组名（引用类型数据）其大小受元素类型与个数影响
printf("%d\n",sizeof(*a));//4 *a为首元素地址
printf("%d\n",sizeof(a[1]));//4 第二个元素的地址
printf("%d\n",sizeof(&a));//4 对数组名（引用类型数据）解引用后结果为首元素的地址

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多维数组

• 根据《C++primer》中定义：多维数组其实是数组的数组
• 对二维数组来说：一个维度表示数组本身大小，一个维度表示其元素（也是数组）的大小。

初始化

int a1[3][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};
int a2[3][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 0};//后两个元素为0
int a3[3][4] = {{1, 2}, {4, 5}, {6, 7,}};//后两列元素为0
printf("%d\n",a3[0][0]);//1

多维数组的存储与访问

对于

int a1[3][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};

• a[0][3]向后偏移一个元素为a[1][0],即多维数组在内存中“线性存储”。
  
  • 因此，多维数组的访问（指针与下标）可以参考一维数组。

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数组的拷贝、其它易理解的知识点不在本文讨论范围之内。