C语言进阶：数组与指针

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一、数组

在C语言中，数组是存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。

因此，我们不妨将其理解为：一系列相同类型的变量，比如：n1，n2，n3......。其存储方式如下图所示：

1.1、数组的声明

在 C 语言中要声明一个数组，需要指定元素的类型和元素的数量，如下所示：

数据类型表示数组名称的标识符 [元素个数]

type tag_name[element_num]

示例：

// 声明存储10个整型数据的数组
int array[10]; 
// 声明存储10个字符数据的数组
char array1[10];

1.2、数组的初始化

在 C 语言中，数组可以利用循环逐个初始化，也可以利用 { } 直接初始化。示例如下：

int main() {
    int arr[5];
    // for 循环初始化
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        arr[i] = i + 1;
    }
    
    // 直接初始化
    int arr1[6] = {1,2,3,4,5,6};
    
    // 一个一个的初始化，效率低下
    int arr2[2];
    arr2[0] = 0;
    arr2[1] = 1;
    arr2[2] = 2;
    return 0;
}

1.3、数组元素的访问

数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内，跟在数组名称的后边。例如：

arr[0] // 访问第一个元素

示例代码：

int main (){
   int n[10]; // n 是一个包含 10 个整数的数组 

    /* 初始化数组元素 */         
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        /* 设置元素 i 为 i + 10 */
        n[i] = i + 10; 
    }
            
    /* 输出数组中每个元素的值 */
    for (int j = 0; j < 10; j++) {
        printf("Element[%d] = %d\n", j, n[j] );
    }

    return 0;
}

1.4、多维数组

声明方式：type tag_name[size1][size2]....[sizen]

以二维数组为例：

type tag_name[a][b] // 相当于 a 行 b 列的表格数据

示意图如下：

其初始化及其访问方式与一维数组类似，示例如下：

int main () {
   // 一个带有 5 行 2 列的数组 
   int a[5][2] = {{0,0}, {1,2}, {2,4}, {3,6},{4,8}};
    // 由于数组在内存中是连续的， 所以内部的大括号也可以去掉
    // 内部加上大括号，可以使结构一目了然，可读性更高
 
   // 输出数组中每个元素的值 
   for (int i = 0; i < 5; i++) {
      for ( int j = 0; j < 2; j++) {
         printf("a[%d][%d] = %d\n", i,j, a[i][j]);
      }
   }
   return 0;
}

1.5、字符数组

字符数组与其他类型的数组声明与初始化方式相似，但也有着独特的初始化方式，下面是一个一般字符串的声明与初始化示例：

// 一般字符数组
char str[5] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'}

特殊字符数组：字符串

在 C 语言中，字符串是使用 null (\0) 字符 '' 终止的一维字符数组，下面是它的声明和初始化示例：

// 字符串的声明和初始化
// 以普通字符数组的方式声明，需要手动添加 \0
char str[6] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

// 通过双引号声明，无需手动添加 \0
char str[] = "hello";

二、指针

在 C 语言中，指针是最好理解的，它并不复杂。如果你不相信，请看他的定义：

指针：用来存放变量内存地址的变量

怎么样？是不是非常简单。下面我们来看下指针变量的定义与初始化

2.1、指针变量的声明

type * tag_name

这里的type表示指针类型，tag_name指针变量名称，* 表示声明的变量是一个指针变量如：

int    *ip;     // 一个整型的指针 
double *dp;     // 一个 double 型的指针 
float  *fp;     // 一个浮点型的指针 
char   *chp      // 一个字符型的指针

2.2、指针变量的使用

指针的使用示例：定义一个指针变量、把变量地址赋值给指针、访问指针变量中可用地址的值。

int a = 10; // 定义一个整型指针

// 使用 取地址操作符 & 取变量a的内存地址
int * ptr = &a; // 定义一个整型指针变量，并存放变量a的地址

printf("%p\n", ptr); // 打印内存地址，输出一个16进制数


// 通过指针获取变量a的值
printf("%d\n", *ptr); // 使用 * 操作符对指针变量解引用，输出10

// 通过指针修改变量a的值
*ptr = 50;
printf("%d\n", a); // 输出50

2.3、空指针与泛型指针

空指针：在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，就可以给指针变量赋值位NULL，这样的指针就是空指针。这样的指针指向内存地址为 0，在大多数系统上，内存地址为0处的位置具有特殊意义，所以不能对空指针解引用，否则会触发操作系统的一种内存保护机制。导致程序崩溃。因为空指针，它不指向任何有效的地址。

泛型指针：是指指针类型为 void 的指针。如果要对这样的指针进行解引用操作，必须将其强制转换成其他确切类型的指针。例如：*((int * )(void * p))