C语言数组超详细讲解上

目录

• 前言
• 1、一维数组的创建和初始化
• 1.1 一维数组的创建
• 1.2 一维数组的初始化
• 1.3 一维数组的使用
• 1.4 一维数组在内存中的存储
• 2、二维数组的创建和初始化
• 2.1 二维数组的创建
• 2.2 二维数组的初始化
• 2.3 二维数组的使用
• 2.4 二维数组在内存中的存储
• 3、数组越界
• 4、数组作为函数参数
• 4.1 冒泡排序函数的错误设计
• 4.2 数组名是什么？
• 4.3 对数组名的用法进行总结
• 4.4 冒泡排序函数的正确设计
• 总结

前言

本文主要介绍数组相关的内容,主要内容包括：

• 一维数组的创建和初始化
• 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
• 二维数组的使用
• 二维数组在内存中的存储
• 数组越界
• 数组作为函数参数

1、一维数组的创建和初始化

1.1 一维数组的创建

数组是一组相同类型元素的集合，数组的创建方式：

//type_t 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
type_t arr_name [const_n];

//代码1
int arr1[10];
//代码2
int count = 10;
int arr2[count];//数组不要放变量
//代码3
char arr3[10];
float arr4[1];
double arr5[20];

注：数组创建，在C99标准之前， [ ] 中要给一个常量才可以，不能使用变量。在C99标准支持了变长数组的概念。

1.2 一维数组的初始化

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 arr[10] = {0};
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'};//字符串也是通过数组定义的
char arr5[] = {'a','b','c'};//字符串也是通过数组定义的
char arr6[] = "abcdef";//字符串也是通过数组定义的

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

仔细对比下面5个数组：

	char arr1[] = "abc";
	char arr2[3] = { 'a','b','c' };
	char arr3[] = { 'a','b','c' };
	char arr4[4] = { 'a','b','c' };
	char arr5[] = { 'a','b','c','\0' };

	printf("%s\n", arr1);
	printf("%s\n", arr2);
	printf("%s\n", arr3);
	printf("%s\n", arr4);
	printf("%s\n", arr5);
	printf("\n");
	printf("%d\n", sizeof(arr1));
	printf("%d\n", sizeof(arr2));
	printf("%d\n", sizeof(arr3));
	printf("%d\n", sizeof(arr4));
	printf("%d\n", sizeof(arr5));

对比下面两图可知，字符串以字符 ‘\0’ 为结尾：

• arr1 用双引号存储字符串时，末尾有隐藏的 ‘\0’ ，字符串长度为4
• arr4 规定了字符串的长度，末尾也有隐藏的 ‘\0’ ，字符串长度为4
• arr5 规直接末尾添加了 ‘\0’ ，字符串长度为4
• arr3 和 arr4都是只有三个字符，字符串长度为3，但是末尾没有 ‘\0’ ，字符串没有结束，打印出来后面是乱码的

下面两图的结果能清楚的表示，上面5中定义的区别，因此，推荐使用数组arr1的方式定义字符串。

1.3 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。

int main()
{
	int arr[10] = {0};//数组的不完全初始化
	//计算数组的元素个数= 整个数组的大小/数组首元素的大小
	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。所以：
	int i = 0;//做下标
	//for(i=0; i<sz; i++)//这样也行
	for(i=0; i<10; i++)
	{
		arr[i] = i;//给数组元素初始化
	}
	//输出数组的内容
	for(i=0; i<10; ++i)
	{
		printf("%d ", arr[i]);//打印数组
	}
	return 0;
}

数组是使用下标来访问的，下标是从0开始。 数组的大小可以通过计算得到的。

1.4 一维数组在内存中的存储

接下来探讨数组在内存中的存储

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//打印数组中的每个元素的地址
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	int* p = &arr[0];//元素首地址
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p++));//地址加1
	}	
	return 0;
}

两种打印数组的方式都可以，结果相同：

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//打印数组中的每个元素的地址
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int* p = &arr[0];//元素首地址
	for (int  i = 0; i < sz; i++)
	{//打印地址
		printf("&arr[%d]=%p <==> %p\n", i, &arr[i], p++);
	}
	return 0;
}

输出结果见下图，随着数组下标的增长，元素的地址，也在有规律的递增。整形数组每个元素占4个字节，共10个元素，总共40个字节。所以相邻元素的地址依次递增4个字节。

由此可以得出结论：数组在内存中是连续存放的。

2、二维数组的创建和初始化

2.1 二维数组的创建

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

2.2 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}};//二维数组如果有初始化，行可以省略，列不能省略
int arr1[][5] = { 1,2,3,4,5,6 };//不完全初始化
int arr2[][5] = { {1,2},{3,4},{5,6} };
char ch[5][7];
int arr[4][5] = { 0 };

2.3 二维数组的使用

二维数组的使用也是通过下标的方式

int main()
{
	int arr2[][5] = { {1,2},{3,4},{5,6} };

	for (int i = 0; i < sizeof(arr2) / sizeof(arr2[0]); i++)//打印二维数组
	{
		//int j = 0;
		for (int j = 0; j < sizeof(arr2[0]) / sizeof(arr2[0][0]); j++)
		{
			printf("%d ", arr2[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

2.4 二维数组在内存中的存储

像一维数组一样，打印二维数组的每个元素

int main()
{
	int arr[3][5] = { {1,2},{3,4},{5,6} };
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for ( j = 0; j < 5; j++)
		{
			printf("&arr[%d]{%d]=%p\n", i, j, &arr[i][j]);//地址是连续的
		}
	}
	return 0;
}

二维数组的地址在内存中也是连续的，相邻元素依次相差4个字节，&arr[0][3]与&arr[1][0]是相连的。

3、数组越界

• 数组的下标是有范围限制的
• 数组的下规定是从0开始的，如果数组有n个元素，最后一个元素的下标就是n-1。所以数组的下标如果小于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的访问
• C语言本身是不做数组下标的越界检查，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的，所以程序员写代码时，最好自己做越界的检查
• 二维数组的行和列也可能存在越界。

int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int i = 0;
for(i=0; i<=10; i++)
{
printf("%d\n", arr[i]);//当i等于10的时候，越界访问了
}
return 0;
}

4、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：要实现一个冒泡排序函数，将一个整形数组排序

4.1 冒泡排序函数的错误设计

//方法1：
void bubble_sort(int arr[])//接受数组
{//计算数组的长度
	int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
	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])
			{//前者比后者大，则两者交换
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j+1];
				arr[j+1] = tmp;
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[] = {3,1,7,5,8,9,0,2,4,6};
	bubble_sort(arr);//将数组作为参数传递
	for(i=0; i<sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

结果见下图，没有达到预期的排序效果。

按下F10进入调试界面，按F11进行单步调试，会发现主函数中的数组是10个元素，这是自己定义的，没有问题。

但是将数组当作参数传递给函数bubble_sort会发现，函数接受的数组只包含首元素3。

因此计算数组长度sizeof(arr)时，结果长度是4，不再是原来主函数里的40了。

调试之后可以看到 bubble_sort 函数内部的 sz ，是1。

所以数组作为函数参数的时候，不是把整个数组的传递过去。

这种情况之前在C语言函数超详细讲解上篇中 4.3.3 二分查找中就具体分析过。

4.2 数组名是什么？

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("%p\n", arr);//首元素的地址
	printf("%p\n", arr+1);//+1指向第二个元素

	printf("%p\n", &arr[0]);//首元素的地址
	printf("%p\n", &arr[0]+1);+1//指向第二个元素

	printf("%p\n", &arr);//整个数组的地址
	printf("%p\n", &arr+1);

	return 0;
}

运行结果见下图：

• 数组名就是首元素的地址，用指针接收
• 对数组名求地址，是整个数组的地址
• &arr的地址和 &arr+1 的地址相差28，这是16进制，转化为2进制就是 40了，这正是数组的长度，包含10个元素

4.3 对数组名的用法进行总结

• 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。
• &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。

4.4 冒泡排序函数的正确设计

上述代码当数组传参的时候，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 。因为地址可以用指针就收。

那么，函数内部的 sizeof(arr) 结果是4。数组长度应该放在主函数中进行计算。

下面对4.2 进行改进，有时候数组元素本身就是按一定顺序排好的，只需第一轮判断即可：

void bubble_sort(int* arr, int sz)
{
	//排序坐外面的大循环次数
	int i = 0;
	for ( i = 0; i < sz-1; i++)
	{
		int flag = 1;//状态机标志位，代表数组本身元素就是从小到大排序的
		int j = 0;
		for ( j = 0; j < sz-1-i; j++)
		{
			if (arr[j]>arr[j+1])
			{
				flag = 0;//只要有一个地方需要排序，就置零
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
		if (1==flag)
		{//第一轮排序结果都是1，说明没有地方需要排序
			break;//直接跳出后面的循环，不需要再排序了
		}
	}
}
int main()
{
	//int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int arr[] = { 3,1,2,4,5,6,8,9,7,10 };
	//写一个冒泡排序的函数，
	//arr表示首元素的地址， &arr[0],也是首元素的地址
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz);
	int i = 0;
	for ( i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

总结

本文是对数组相关知识点的学习，下一篇将通过完成三子棋游戏巩固前面所学的知识点。