C语言基础学习记录-数组

1.数组的概念

数组（Array）：是多个相同类型数据，按照一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号方式对这些数据进行统一管理。

• 数组是 C 语言中的一种数据结构，用于存储一组具有相同数据类型的数据。
• 数组中的每个元素可以通过一个索引（下标）来访问，索引从 0 开始，最大值为数组长度减 1。
• 数组是若干个相同类型的变量在内存中有序存储的集合。

2.数组的特点

• 数组中的元素在内存中是依次紧密排列的，有序的。
• 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间。占据的空间大小，取决于数组的长度和数组中元素的类型
• 我们可以直接通过下标（或索引）的方式调用指定位置的元素，速度很快。
• 数组，一旦初始化完成，其长度就是确定的。数组的长度一旦确定，就不能修改。
• 数组名中引用的是这块连续空间的首地址

 3.一维数组的定义

定义数组的语法格式：

类型 数组名[元素个数];

int arr[10];// 数组 arr ,里面包含10个成员，每个成员都是int 类型

或者         #define NUM 10

                int arr1[NUM];

注意：声明数组时，必须给出数组的大小。

• 数组名不能与其他变量名相同，同一作用域内是唯一的
• 其下标从0开始，因此5个元素分别为arr[0] arr[1] arr[2] arr[3] arr[4]

 

注意：数组角标越界：

假设数组有n个元素，如果使用的数组的下标小于0，或者大于n-1,就是数组越界访问了，超出了数组合法空间访问。

C语言不做数组下标越界的检查，编译器也不一定报错，但是编译器不报错，并不意味着程序就是正确。

 4.数组内存分析

数组名，记录数组的首地址，即a[0]的地址

数组的各个元素是连续分布的，假如a[0] 地址是0x1122, 则 a[1]的地址=a[0]的地址+int字节数a[1]=0x1126,后面依次类推

注意事项：

c语言规则，数组变量一旦声明，数组名指向的地址就不可更改。因为声明数组时，编译器会自动为数组分配内存地址，这个地址与数组名是绑定的，不可更改。

因此，当数组定义后，再用大括号重新赋值，是不允许的。下面的代码会报错。

5.变长数组

变长数组的根本特征是数组长度只有运行时才能确定 。它的好处是程序员不必在开发时，随意为数组指定一个估计的长度，程序员可以运行时为数组分配精确的长度。

以前的方法是一但定义后就不能改变，要想根据需要处理更多的数据。可以使用以下的方法

动态内存分配：使用malloc、calloc或realloc等函数来动态地分配和重新分配内存。

这允许你在运行时改变内存块（可以看作是一个动态数组）的大小

 C库函数<stdlib.h>

        size_t是 stdlib.h 中定义的变量类型：
        这是无符号整数类型，它是 sizeof 关键字的结果。

 void *malloc(size_t size) 

分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针。

描述

C 库函数 void *malloc(size_t size) 分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针。

声明

下面是 malloc() 函数的声明。

void *malloc(size_t size)

参数

• size -- 内存块的大小，以字节为单位。

返回值

该函数返回一个指针 ，指向已分配大小的内存。如果请求失败，则返回 NULL。

void *calloc(size_t nitems, size_t size)

描述

C 库函数 void *calloc(size_t nitems, size_t size) 分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针。malloc 和 calloc 之间的不同点是，malloc 不会设置内存为零，而 calloc 会设置分配的内存为零。

注意：calloc() 函数将分配的内存全部初始化为零。如果不需要初始化，可以使用 malloc() 函数代替。另外，使用 calloc() 函数时需要注意，如果分配的内存块过大，可能会导致内存不足的问题。

声明

下面是 calloc() 函数的声明。

void *calloc(size_t nitems, size_t size)

参数

• nitems -- 要被分配的元素个数。
• size -- 元素的大小。

返回值

该函数返回一个指针，指向已分配的内存。如果请求失败，则返回 NULL

realloc()

是 C 标准库中的一个函数，用于重新分配内存空间。它在动态内存管理中非常重要，尤其是在需要调整已分配内存大小的情况下。

C 库函数 void *realloc(void *ptr, size_t size) 尝试重新调整之前调用 malloc 或 calloc 所分配的 ptr 所指向的内存块的大小。

声明

下面是 realloc() 函数的声明:

void *realloc(void *ptr, size_t size)

参数

• ptr -- 指针指向一个要重新分配内存的内存块，该内存块之前是通过调用 malloc、calloc 或 realloc 进行分配内存的。如果为空指针，则会分配一个新的内存块，且函数返回一个指向它的指针。
• size -- 内存块的新的大小，以字节为单位。如果大小为 0，且 ptr 指向一个已存在的内存块，则 ptr 所指向的内存块会被释放，并返回一个空指针。

返回值

• 如果成功，realloc() 返回指向新内存块的指针。
• 如果失败，返回 NULL，并且原来的内存块仍然保持不变（并没有释放）。

使用说明

• realloc() 可能会将内存块移动到新的位置（如果在原位置没有足够的空间容纳新的大小）。如果移动成功，ptr 会指向新位置。需要特别注意，旧的 ptr 指针需要被更新为 realloc() 返回的新地址。
• 如果内存分配失败，realloc() 返回 NULL，而原始的内存块不会被释放。为避免内存泄漏，应该使用一个临时指针来接收 realloc() 的返回值，并检查是否为 NULL。

free()

描述

在 C 语言中，free() 函数是标准库函数，用于释放由 malloc(), calloc(), realloc() 等动态分配函数分配的内存。当动态分配的内存不再需要时，调用 free() 函数可以避免内存泄漏，确保程序有效地管理内存。

声明

下面是 free() 函数的声明。

void free(void *ptr)

参数

• ptr -- 指针指向一个要释放内存的内存块，该内存块之前是通过调用 malloc、calloc 或 realloc 进行分配内存的。如果传递的参数是一个空指针，则不会执行任何动作。

返回值

该函数不返回任何值。

6.数组的复制

由于数组名是指针，所以复制数组不能简单地复制数组名。

int a[3]={10,20,30};

int *b;

b=a;

不是将数组a复制给数组b，而是让a和b指向同一个数组

数组的复制只能使用 

• 循环的方法

• 用memcpy函数

void *memcpy(void *str1, const void *str2, size_t n)

描述

C 库函数（string.h） void *memcpy(void *str1, const void *str2, size_t n) 从存储区 str2 复制 n 个字节到存储区 str1。

声明

下面是 memcpy() 函数的声明。

void *memcpy(void *str1, const void *str2, size_t n)

参数

• str1 -- 指向用于存储复制内容的目标数组，类型强制转换为 void* 指针。
• str2 -- 指向要复制的数据源，类型强制转换为 void* 指针。
• n -- 要被复制的字节数。

返回值

该函数返回一个指向目标存储区 str1 的指针。

 

两种方式对比： 

1. 循环复制：

优点： 简单直观，容易理解和实现。不需要引入额外的头文件。

缺点：需要编写循环代码来遍历数组并逐个赋值，相对而言可能稍显繁琐。不适用于复制大型数组或复杂数据结构。

2.memery函数复制：

优点：使用标准库提供的函数，可以实现快速且高效的内存复制。适用于大型数组或复杂的数据结构的复制。可以直接复制字节数，不需要遍历数组。

缺点：需要包含头文 件，对于简单的数组复制，可能有些过于繁重。