• 数组的详细剖析


    数组


    1.一维数组

    1.1 一维数组的创建和初始化

    一维数组的创建

    int arr1[10];
    char arr3[10];
    float arr4[1];
    double arr5[20];
    
    //c99标准支持变长数组:[]里可以放常量
    int count = 10;
    int arr2[count];
    
    

    一维数组的初始化

    int arr1[10] = {1,2,3};//不完全初始化,剩余元素默认初始化为0
    int arr2[] = {1,2,3,4};//不给长度初始化
    int arr3[5] = {12345}//完全初始化
    char arr4[3] = {'a',98, 'c'};//98是字符b的ASCII码
    char arr5[] = {'a','b','c'};//存储单字符,结尾没有\0---数组大小为3
    char arr6[] = "abcdef";//存储字符串,结尾有\0---数组大小为4---字符串以\0作为结尾标识符
    

    补充:strlen是一个库函数—计算字符串的长度,只能针对字符串—关注字符串中是否有\0—有计算出大小,没有给出随机值

    补充:sizeof是一个操作符—计算变量所占空间大小,任何类型都可用—关注空间大小,不在乎存在\0

    举例:

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include 
    #include
    int main()
    {
        char arr[] = { 'a','b','c' };
        printf("strlen:%d\n", strlen(arr));//结果是随机值
        printf("sizeof: %d\n", sizeof(arr));//结果是所占空间长大小
    }
    

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    1.2 一维数组的使用

    数组使用下标来访问元素,下标从0开始

    数组的大小可以通过计算得到

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include 
    int main()
    {
    	int arr[10] = { 0 };//数组不完全初始化
    	int length = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 字符串大小计算:4*10/4=10
        
    	for (int i = 0; i < length; ++i)
    		arr[i] = i;
        
        //也可以用for+scanf获得元素
        //for(int i=0;i
           //scanf("%d",&arr[i]);
        
    	for (int i = 0; i < length; ++i)
    		printf("%d ", arr[i]);
    	return 0;
    }
    

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    1.3 一维数组在内存中的存储

    数组在内存中是连续存放的随着数组下标的增长,元素的地址,也在有规律的递增(增单个元素大小)

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    举例:

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include 
    int main()
    {
        int arr[10] = { 0 };
        int i = 0;
        int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    
        for (i = 0; i < sz; ++i)
            printf("&arr[%d] = %p\n", i, &arr[i]);
        
        return 0;
    }
    

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    2.二维数组

    2.1 二维数组的创建和初始化

    二维数组的创建

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

    二维数组的初始化

    //数组初始化
    int arr[3][4] = {1,2,3,4};//没有初始化的的默认为0
    int arr[3][4] = {{1,2},{4,5}};//{}再次进行分组,1 2为arr[0][1] arr[0][2] 
    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
    

    2.2 二维数组的使用

    二维数组也使用下标访问元素

    举例:

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include
    int main()
    {
    	int arr[3][4] = { 0 };
    	for (int i = 0; i < 3; ++i)
    	{
    		for (int j = 0; j < 4;++j)
    		{
    			arr[i][j]=i*4+j;
    		}
    	}
    	for (int i = 0; i < 3; ++i)
    	{
    		for (int j = 0; j < 4; ++j)
    		{
    			printf("%d ", arr[i][j]);
    		}
    	}
    	return 0;
    }
    

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    2.3 二维数组在内存中的存储

    二维数组相当于一维数组里放一位数组

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    举例:

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include
    int main()
    {
    	int arr[3][4] = { 0 };
    	for (int i = 0; i < 3; ++i)
    	{
    		for (int j = 0; j < 4; ++j)
    		{
    			printf("&arr[%d][%d]= %p\n", i, j, &arr[i][j]);
    		}
    	}
    }
    

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    3.数组越界

    数组的下标是有范围的数组的下标规定是从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

    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,超出了合法的数组空间访问

    C语言越界检查问题: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,所以写代码时,最好自己做越界的检查使用assert断言或者判断数组范围等

    举例:

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include 
    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,可能报错可能不报错
         }
         return 0;
     }
    

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    4.数组名

    通常来说:数组名是首元素地址存在特殊情况:sizeof(数组名)、&数组名

    通常情况举例:

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include 
    int main()
    {
     int arr[10] = { 1,2,3,4,5 };
     printf("%p\n", arr);//首元素地址
     printf("%p\n", &arr[0]);//首元素地址
     printf("%d\n", *arr);
     return 0;
    }
    

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    特殊情况举例:

    sizeof(数组名):计算整个数组的大小,sizeof放单调数组名,如arr,表示整个数组

    &数组名:取出的是数组地址,&数组名表示整个数组

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include 
    int main()
    {
     int arr[10] = { 1,2,3,4,5 };
     printf("%p\n", arr);//首元素地址
     printf("%p\n", &arr);//数组地址---以首元素来表示
     printf("%d\n", sizeof(arr));//数组总大小
     return 0;
    }
    

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    补充:sizeof()里的计算式不执行

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include 
    int main()
    {
    	short s = 20;
    	int a = 5;
    	printf("%d\n", sizeof(s = a + 4));//2
    	printf("%d\n", s);//20
    	return 0;
    }
    

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    5.柔性数组

    C99 中,结构体中的最后一个元素允许是未知大小的数组,这就叫做『柔性数组』成员

    举例:

    typedef struct st_type
    {
    	int i;
    	int a[0];//柔性数组成员
    }type_a;
    
    //有些编译器会报错无法编译可以改成以下形式
    typedef struct st_type
    {
    	int i;
    	int a[];//柔性数组成员
    }type_a;
    

    柔性数组特点:

    1. 结构体中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员
    2. sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存
    3. 包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配,并且分配的内存应该大于结构的大小,以适应柔性数组的预期大小
    typedef struct st_type
    {
     	int i;//4
     	int a[0];//柔性数组成员
    }type_a;
    printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4,不包含柔性数组大小
    

    使用柔性数组的好处:

    1. 方便内存释放
    2. 利于提高访问速度

    对于方便内存释放的解释:

    1. 如果我们的代码是在一个给别人用的函数中,你在里面做了二次内存分配,并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体,但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free,所以你不能指望用户来发现这个事。所以,如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了,并返回给用户一个结构体指针,用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉

    对于提高访问速度的解释:

    1. 连续的内存有益于提高访问速度,也有益于减少内存碎片。(其实,我个人觉得也没多高了,反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址)

    扩展:第二种柔性数组使用方案:不实用,了解即可

    缺点:开辟和释放的次数都容易出错—容易形成内存碎片

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include 
    #include//动态内存开辟函数的头文件
    struct s
    {
    	int n;
    	int* arr;
    };
    
    int main()
    {
    	struct s* ps = (struct s*)malloc(sizeof(struct s));//ps指针动态开辟jie空间
    	ps->n = 100;
    	ps->arr = (int*)malloc(40);//arr指针动态开辟40个空间
    	//使用功能
    	//内容不够扩容
    	free(ps->arr);
    	ps->arr = NULL;
    	free(ps);
    	ps = NULL;
    	return 0;
    }
    
    

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