C语言数组

C 语言支持数组数据结构，它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据，但它往往被认为是一系列相同类型的变量。

数组的声明并不是声明一个个单独的变量，比如 runoob0、runoob1、...、runoob99，而是声明一个数组变量，比如 runoob，然后使用 runoob[0]、runoob[1]、...、runoob[99] 来代表一个个单独的变量。

所有的数组都是由连续的内存位置组成。最低的地址对应第一个元素，最高的地址对应最后一个元素。

数组中的特定元素可以通过索引访问，第一个索引值为 0。

C 语言允许使用指针来处理数组，这使得对数组的操作更加灵活和高效。

声明数组

在 C 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：

type arrayName [ arraySize ];

这叫做一维数组。arraySize 必须是一个大于零的整数常量，type 可以是任意有效的 C 数据类型。例如，要声明一个类型为 double 的包含 10 个元素的数组 balance，声明语句如下：

double balance[10];

现在 balance 是一个可用的数组，可以容纳 10 个类型为 double 的数字。

初始化数组

在 C 中，您可以逐个初始化数组，也可以使用一个初始化语句，如下所示：

double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

大括号 { } 之间的值的数目不能大于我们在数组声明时在方括号 [ ] 中指定的元素数目。

如果你省略掉了数组的大小，数组的大小则为初始化时元素的个数。因此，如果：

double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

你将创建一个数组，它与前一个实例中所创建的数组是完全相同的。下面是一个为数组中某个元素赋值的实例：

balance[4] = 50.0;

上述的语句把数组中第五个元素的值赋为 50.0。所有的数组都是以 0 作为它们第一个元素的索引，也被称为基索引，数组的最后一个索引是数组的总大小减去 1。以下是上面所讨论的数组的的图形表示：

下图是一个长度为 10 的数组，第一个元素的索引值为 0，第九个元素 runoob 的索引值为 8:

访问数组元素

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：

double salary = balance[9];

上面的语句将把数组中第 10 个元素的值赋给 salary 变量。下面的实例使用了上述的三个概念，即，声明数组、数组赋值、访问数组：

实例

#include 
 
int main ()
{
   int n[ 10 ]; /* n 是一个包含 10 个整数的数组 */
   int i,j;
 
   /* 初始化数组元素 */         
   for ( i = 0; i < 10; i++ )
   {
      n[ i ] = i + 100; /* 设置元素 i 为 i + 100 */
   }
   
   /* 输出数组中每个元素的值 */
   for (j = 0; j < 10; j++ )
   {
      printf("Element[%d] = %d\n", j, n[j] );
   }
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Element[0] = 100
Element[1] = 101
Element[2] = 102
Element[3] = 103
Element[4] = 104
Element[5] = 105
Element[6] = 106
Element[7] = 107
Element[8] = 108
Element[9] = 109

获取数组长度

数组长度可以使用 sizeof 运算符来获取数组的长度，用数组的大小除以一个数组元素的大小，这样就可以得到该数组的长度了，因为数组中的每一个元素大小都是一致的。例如：

int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);

实例

#include 
 
int main()
{
	int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
	int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
	
	printf("数组长度为: %d\n", length);
	
	return 0;
}

使用宏定义改写上述程序：

#include 
 
#define LENGTH(array) (sizeof(array) / sizeof(array[0]))
 
int main() 
{
	int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
	int length = LENGTH(array);
	
	printf("数组长度为: %d\n", length);
	
	return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

数组长度为: 5

数组名

在 C 语言中，数组名表示数组的地址，即数组首元素的地址。当我们在声明和定义一个数组时，该数组名就代表着该数组的地址。

例如，在以下代码中：

int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

在这里，myArray 是数组名，它表示整数类型的数组，包含 5 个元素。myArray 也代表着数组的地址，即第一个元素的地址。

数组名本身是一个常量指针，意味着它的值是不能被改变的，一旦确定，就不能再指向其他地方。

我们可以使用&运算符来获取数组的地址，如下所示：

int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *ptr = &myArray[0]; // 或者直接写作 int *ptr = myArray;

在上面的例子中，ptr 指针变量被初始化为 myArray 的地址，即数组的第一个元素的地址。

需要注意的是，虽然数组名表示数组的地址，但在大多数情况下，数组名会自动转换为指向数组首元素的指针。这意味着我们可以直接将数组名用于指针运算，例如在函数传递参数或遍历数组时：

实例

#include 
 
void printArray(int arr[], int size)
{
	int i;
	for (i = 0; i < size; i++)
	{
		printf("%d\n", arr[i]); // 数组名arr被当作指针使用
	}
}
 
int main()
{
	int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
	printArray(myArray, 5); // 将数组名传递给函数
 
	return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

10
20
30
40
50

在上述代码中，printArray 函数接受一个整数数组和数组大小作为参数，将 myArray 数组名传递给函数，函数内部可以像使用指针一样使用 arr 数组名。

C语言数组详解

在 C 中，数组是非常重要的，下面列出了 C 程序员必须清楚的一些与数组相关的重要概念：

多维数组

C 语言支持多维数组。多维数组声明的一般形式如下：

type name[size1][size2]...[sizeN];

例如，下面的声明创建了一个三维 5 . 10 . 4 整型数组：

int threedim[5][10][4];

二维数组

多维数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组，在本质上，是一个一维数组的列表。声明一个 x 行 y 列的二维整型数组，形式如下：

type arrayName [ x ][ y ];

其中，type 可以是任意有效的 C 数据类型，arrayName 是一个有效的 C 标识符。一个二维数组可以被认为是一个带有 x 行和 y 列的表格。下面是一个二维数组，包含 3 行和 4 列：

int x[3][4];

因此，数组中的每个元素是使用形式为 a[ i ][ j ] 的元素名称来标识的，其中 a 是数组名称，i 和 j 是唯一标识 a 中每个元素的下标。

初始化二维数组

多维数组可以通过在括号内为每行指定值来进行初始化。下面是一个带有 3 行 4 列的数组。

int a[3][4] =
	{
		{0, 1, 2, 3} ,   //初始化索引号为 0 的行
		{4, 5, 6, 7} ,   //初始化索引号为 1 的行
		{8, 9, 10, 11}   //初始化索引号为 2 的行
	};

内部嵌套的括号是可选的，下面的初始化与上面是等同的：

int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};

访问二维数组元素

二维数组中的元素是通过使用下标（即数组的行索引和列索引）来访问的。例如：

int val = a[2][3];

上面的语句将获取数组中第 3 行第 4 列的元素，你可以通过上面的示意图来进行验证，下面的程序将使用嵌套循环来处理二维数组：

#include 
 
int main ()
{
   /* 一个带有 5 行 2 列的数组 */
   int a[5][2] = { {0,1}, {1,2}, {2,3}, {3,4},{4,5}};
   int i, j;
 
   /* 输出数组中每个元素的值 */
   for ( i = 0; i < 5; i++ )
   {
      for ( j = 0; j < 2; j++ )
      {
         printf("a[%d][%d] = %d\n", i,j, a[i][j] );
      }
   }
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

a[0][0] = 0
a[0][1] = 1
a[1][0] = 1
a[1][1] = 2
a[2][0] = 2
a[2][1] = 3
a[3][0] = 3
a[3][1] = 4
a[4][0] = 4
a[4][1] = 5

传递数组给函数

如果你想要在函数中传递一个一维数组作为参数，你必须以下面三种方式来声明函数形式参数，这三种声明方式的结果是一样的，因为每种方式都会告诉编译器将要接收一个整型指针。同样地，你也可以传递一个多维数组作为形式参数。

方式 1

形式参数是一个指针：

void myFunction(int *param)
{
.
.
.
}

方式 2

形式参数是一个已定义大小的数组：

void myFunction(int param[10])
{
.
.
.
}

方式 3

形式参数是一个未定义大小的数组：

void myFunction(int param[])
{
.
.
.
}

实例

下面这个函数，它把数组作为参数，同时还传递了另一个参数，根据所传的参数，会返回数组中元素的平均值：

double getAverage(int arr[], int size)
{
  int    i;
  double avg;
  double sum;
 
  for (i = 0; i < size; ++i)
  {
    sum += arr[i];
  }
 
  avg = sum / size;
 
  return avg;
}

现在，调用上面的函数，如下所示：

实例

#include 
 
/* 函数声明 */
double getAverage(int arr[], int size);
 
int main ()
{
   /* 带有 5 个元素的整型数组 */
   int balance[5] = {100, 92, 83, 87, 90};
   double avg;
 
   /* 传递一个指向数组的指针作为参数 */
   avg = getAverage( balance, 5 ) ;
 
   /* 输出返回值 */
   printf( "平均值是：%f\n", avg );
    
   return 0;
}
 
double getAverage(int arr[], int size)
{
  int    i;
  double avg;
  double sum=0;
 
  for (i = 0; i < size; ++i)
  {
    sum += arr[i];
  }
 
  avg = sum / size;
 
  return avg;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

平均值是：90.400000

注意：就函数而言，数组的长度是无关紧要的，因为 C 语言不会对形式参数执行边界检查。

从函数返回数组

C 语言不允许返回一个完整的数组作为函数的参数。但是，可以通过指定不带索引的数组名来返回一个指向数组的指针。

如果想要从函数返回一个一维数组，必须声明一个返回指针的函数，如下：

int * myFunction()
{
.
.
.
}

另外，C 语言不支持在函数外返回局部变量的地址，除非定义局部变量为 static 变量。

下面的函数，它会生成 10 个随机数，并使用数组来返回它们，具体如下：

#include 
#include 
#include 
 
/* 要生成和返回随机数的函数 */
int * getRandom( )
{
  static int  r[10];
  int i;
 
  /* 设置种子 */
  srand( (unsigned)time( NULL ) );
  for ( i = 0; i < 10; ++i)
  {
     r[i] = rand();
     printf( "r[%d] = %d\n", i, r[i]);
 
  }
 
  return r;
}
 
/* 要调用上面定义函数的主函数 */
int main ()
{
   /* 一个指向整数的指针 */
   int *p;
   int i;
 
   p = getRandom();
   for ( i = 0; i < 10; i++ )
   {
       printf( "*(p + %d) : %d\n", i, *(p + i));
   }
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

r[0] = 313959809
r[1] = 1759055877
r[2] = 1113101911
r[3] = 2133832223
r[4] = 2073354073
r[5] = 167288147
r[6] = 1827471542
r[7] = 834791014
r[8] = 1901409888
r[9] = 1990469526
*(p + 0) : 313959809
*(p + 1) : 1759055877
*(p + 2) : 1113101911
*(p + 3) : 2133832223
*(p + 4) : 2073354073
*(p + 5) : 167288147
*(p + 6) : 1827471542
*(p + 7) : 834791014
*(p + 8) : 1901409888
*(p + 9) : 1990469526

注意：上述程序中生成的 10 个数字是随机的，因此每一次运行都会得到不同的结果。

指向数组的指针

组名本身是一个常量指针，意味着它的值是不能被改变的，一旦确定，就不能再指向其他地方。

因此，在下面的声明中：

double balance[50];

balance 是一个指向 &balance[0] 的指针，即数组 balance 的第一个元素的地址。因此，下面的程序片段把 p 赋值为 balance 的第一个元素的地址：

double *p;
double balance[10];
 
p = balance;

使用数组名作为常量指针是合法的，反之亦然。因此，*(balance + 4) 是一种访问 balance[4] 数据的合法方式。

一旦把第一个元素的地址存储在 p 中，就可以使用 *p、*(p+1)、*(p+2) 等来访问数组元素。下面的实例演示了上面讨论到的这些概念：

实例

#include 
 
int main ()
{
   /* 带有 5 个元素的整型数组 */
   double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
   double *p;
   int i;
 
   p = balance;
 
   /* 输出数组中每个元素的值 */
   printf( "使用指针的数组值\n");
   for ( i = 0; i < 5; i++ )
   {
       printf("*(p + %d) : %f\n",  i, *(p + i) );
   }
 
   printf( "使用 balance 作为地址的数组值\n");
   for ( i = 0; i < 5; i++ )
   {
       printf("*(balance + %d) : %f\n",  i, *(balance + i) );
   }
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

使用指针的数组值
*(p + 0) : 1000.000000
*(p + 1) : 2.000000
*(p + 2) : 3.400000
*(p + 3) : 17.000000
*(p + 4) : 50.000000
使用 balance 作为地址的数组值
*(balance + 0) : 1000.000000
*(balance + 1) : 2.000000
*(balance + 2) : 3.400000
*(balance + 3) : 17.000000
*(balance + 4) : 50.000000

在上面的实例中，p 是一个指向 double 型的指针，这意味着它可以存储一个 double 类型的变量。一旦有了 p 中的地址，*p 将给出存储在 p 中相应地址的值，正如上面实例中所演示的。

静态数组与动态数组

在 C 语言中，有两种类型的数组：

• 静态数组：编译时分配内存，大小固定。
• 动态数组：运行时手动分配内存，大小可变。

静态数组的生命周期与作用域相关，而动态数组的生命周期由程序员控制。

在使用动态数组时，需要注意合理地分配和释放内存，以避免内存泄漏和访问无效内存的问题。

静态数组

静态数组是在编译时声明并分配内存空间的数组。

静态数组具有固定的大小，在声明数组时需要指定数组的长度。

静态数组的特点包括：

• 内存分配：在程序编译时，静态数组的内存空间就被分配好了，存储在栈上或者全局数据区。
• 大小固定：静态数组的大小在声明时确定，并且无法在运行时改变。
• 生命周期：静态数组的生命周期与其作用域相关。如果在函数内部声明静态数组，其生命周期为整个函数执行期间；如果在函数外部声明静态数组，其生命周期为整个程序的执行期间。

静态数组的声明和初始化示例：

int staticArray[5]; // 静态数组声明
int staticArray[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 静态数组声明并初始化

对于静态数组，可以使用 sizeof 运算符来获取数组长度，例如：

int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);

以上代码中 sizeof(array) 返回整个数组所占用的字节数，而 sizeof(array[0]) 返回数组中单个元素的字节数，将两者相除，就得到了数组的长度。

下面是一个简单的静态数组实例：

实例

#include 
 
int main()
{
	int staticArray[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; // 静态数组声明并初始化
	int length = sizeof(staticArray) / sizeof(staticArray[0]);
 
	printf("静态数组: ");
	for (int i = 0; i < length; i++)
	{
		printf("%d ", staticArray[i]);
	}
	printf("\n");
 
	return 0;
}

以上实例中，声明并初始化了一个静态数组 staticArray，它包含了 5 个整数元素，然后通过 sizeof 运算符，计算了静态数组的长度，并使用循环遍历并打印数组的元素。

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

静态数组: 1 2 3 4 5

动态数组

动态数组是在运行时通过动态内存分配函数（如 malloc 和 calloc）手动分配内存的数组。

动态数组特点如下：

内存分配：动态数组的内存空间在运行时通过动态内存分配函数手动分配，并存储在堆上。需要使用 malloc、calloc 等函数来申请内存，并使用 free 函数来释放内存。

大小可变：动态数组的大小在运行时可以根据需要进行调整。可以使用 realloc 函数来重新分配内存，并改变数组的大小。

生命周期：动态数组的生命周期由程序员控制。需要在使用完数组后手动释放内存，以避免内存泄漏。

动态数组的声明、内存分配和释放实例：

int size = 5;
int *dynamicArray = (int *)malloc(size * sizeof(int)); // 动态数组内存分配
// 使用动态数组
free(dynamicArray); // 动态数组内存释放

动态分配的数组，可以在动态分配内存时保存数组长度，并在需要时使用该长度，例如：

int size = 5; // 数组长度
int *array = malloc(size * sizeof(int));
 
// 使用数组
 
free(array); // 释放内存

以上代码使用 malloc 函数动态分配了一个整型数组，并将长度保存在变量 size 中。然后可以根据需要使用这个长度进行操作，在使用完数组后，使用 free 函数释放内存。

注意：动态数组的使用需要注意内存管理的问题，确保在不再需要使用数组时释放内存，避免内存泄漏和访问无效的内存位置。

下面是一个简单的动态数组使用实例：

实例

#include 
#include 
 
int main()
{
	int size = 5;
	int *dynamicArray = (int *)malloc(size * sizeof(int)); // 动态数组内存分配
 
	if (dynamicArray == NULL)
	{
		printf("Memory allocation failed.\n");
		return 1;
	}
 
	printf("请输入 %d 个元素: ", size);
	for (int i = 0; i < size; i++)
	{
		scanf("%d", &dynamicArray[i]);
	}
 
	printf("动态数组: ");
	for (int i = 0; i < size; i++)
	{
		printf("%d ", dynamicArray[i]);
	}
	printf("\n");
 
	free(dynamicArray); // 动态数组内存释放
 
	return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

请输入 5 个元素:10 20 30 40 50
动态数组:10 20 30 40 50

以上实例中，首先声明了一个变量 size 来指定动态数组的大小。然后使用 malloc 函数为动态数组分配内存，并通过 sizeof 运算符计算所需的内存大小。接下来，通过循环和 scanf 函数，从用户输入中读取元素值并存储到动态数组中。最后，使用循环遍历并打印动态数组的元素。在程序结束时，使用 free 函数释放动态数组所占用的内存。

注意：在使用动态数组时，需要检查内存分配是否成功（即 dynamicArray 是否为 NULL），以避免在内存分配失败时发生错误。