零基础学C语言——数组

这是一个C语言系列文章，如果是初学者的话，建议先行阅读之前的文章。笔者也会按照章节顺序发布。

上一篇我们讨论过函数，其中涉及到了一些数组和指针，本篇详细说明数组。

数组定义

**数组是一种集合结构，与数学种谈到的集合类似，用来存放同类型数据。**在C语言中，数组是定长的，即数组有其最大长度限制，超过限制的访问会导致程序崩溃或异常行为。

定义一个数组的一般形式如下：

数据类型 数组名[数组长度];

其中，数据类型不仅包含了之前文章中介绍的几种基础数据类型，还包含后续文章将会介绍的自定义类型、结构体类型等，数组长度为整数，数组名的命名规则与变量的命名规则一致。

下面看几种数组定义的例子：

int i_array[100]; //定义整型数组，名为i_array，数组长度为100，即可以容纳100个整数

char c_array[100]; //定义字符型数组，名为c_array，数组长度为100，即可容纳100个字符

数组声明

数组的声明与函数和变量的声明作用是一样的，是为了告诉编译器，这个数组在本文件或者其他源文件中有定义，避免当前文件编译因找不到定义而报错。

数组声明的一般形式：

数据类型 数组名[数组长度];

看似与数组定义一样，是的，的确可以写成一样的，但数组长度可以省略：

int i_array[100];

和

int i_array[];

这两个声明是等价的。

这里需要注意，如果省写数组长度，那么在使用sizeof计算i_array长度时编译器会报错。

数组初始化

在定义变量时，我们可以定义并赋初值，数组亦然，但是数组有几种定义并初始化的写法：

1.定义并给出全部初始值

int a[3] = {1, 2, 3};

或

int a[] = {1, 2, 3};

即初值用{}包裹，且每个元素间用逗号隔开。

对于同时给定初始值的定义，我们是可以省略数组长度的，因为编译器会根据初始值内容判断数组长度。

2.定义并给出部分初始值

int a[3] = {1, 2};

此时数组长度不可省写，否则将被认为数组只有两个元素。数组a的前两个元素分别是1和2，第三个元素数值未知。

3.定义字符数组

字符数组的定义赋初值写法与其他基础类型的定义有所不同

char s[6] = "hello";
char s[] = "hello";

上面这两者是等价的，即定义了一个数组长度为6的字符数组。

细心的读者可能会发现，hello只有五个字符，为什么会是6个元素长度呢？

这是因为双引号内的字符串（也是字符数组）都隐含的在最后包含了一个’\0’字符来表示字符串结束。因此这类字符串的长度都是双引号内字符个数总和加1。如果使用sizeof运算符计算s的长度，返回的数值就是6。

对于字符型数组（不管是char还是unsigned char）有一种特殊的初始化写法——定义并将数组元素值都清零：

char s[100] = {0};
unsigned char us[100] = {0};

此时，数组长度不可省略，且这里不只是初始化数组的第一个元素，而是将数组全部元素值设置成0。

这样的写法仅限于清零，如果换用别的数值，则会变成部分初始化。

数组元素

其实，数组本质上也是一片连续的内存空间，与我们在变量一篇中停车场例子很像。

事实上，数组的每一个元素单元就是一个变量。

我们再次以停车位使用为例来看下数组元素是如何被使用的。这里，我们假设举例镜头最近的停车位位置记为0，并向远处依次加一，且假定这一排有10个停车位。

那么这样一排停车位转换到C语言上，可以如下定义：

int parking_area[10];

之所以定义为整型，是因为每一种车型都可以用一个独特的整数来代替其名字，即车名与整数做了一个映射关系。

此时，一辆宝马驶入第1个车位，我们假定宝马对应整数为1000，那么代码可以写成：

parking_area[0] = 1000; //上面提到过第一个车位的位置为0

这里，我们用到了数组下标运算符。

本篇文章中，数组元素的访问都是通过下标来进行的，关于指针访问元素留待后续指针文章中讨论。

数组的下标个数与数组长度相等，且下标数值从0开始依次加1，即上例中的下标为0～9。

这时又来了一辆奔驰（对应整数记为1001），停入了第二个车位，那么代码如下：

parking_area[1] = 1001;

如果，宝马开走了（假设无车停放记为0），那么代码可以写成：

parking_area[0] = 0;

一个可编译运行的例子

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char a[10] = {0};
    int i;
    for (i = 0; i < sizeof(a); ++i) {
        printf("%d\n", a[i]);
    }
    return 0;
}

大家可以编译运行一下例子，这里是将定义数组a并将其所有元素全部清0。然后使用数组下标配合循环语句完成数组元素的遍历访问。关于循环的内容，将在后续文章中给出。

多维数组

上面讨论的内容涉及到的例子都是一维数组——即每个数组元素都是一个数值而非数组。

下面，我们就来介绍复杂一些数组形式，我们以二维数组为例进行演示。

int a[2][3];

这里我们就定义了一个二维数组a，它类似一个2行3列的表格或者矩阵。

对于这个二维数组，定义同时初始化可以使用如下方式：

int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};

或

int a[][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};

可以看到，其最外层数组包含了两个元素，这两个元素又分别是两个相同长度的一维数组。

同时，在定义同时初始化的情况下，第一维的数组长度可以省略，编译器将以初值中的元素个数自动填充。

二维数组的声明形式如下：

int a[2][3];

或

int a[][3];

即可以省写一维数组长度部分。

对于二维数组的元素访问，可以用如下形式：

a[0][1] = 10; //第1行第2列元素赋值10
a[1][2] = 99; //第2行第3列元素赋值99

对于更高维度的数组，在日常生产环境下是不多见的，其一般形式如下：

数据类型 数组名[m][n]...;

或

数据类型 数组名[m][n]... = {{{...},...},...};

特征就是：

1. 是几维数组，数组名后的方括号就有几个
2. 是几维数组，初值中就要嵌套几层{}数组
3. 是几维数组，访问其元素时数组下标运算符（[]）就要有几个
4. 对于二维及其以上维度的数组，在定义同时初始化时，只有第一维度的数组长度可以省略
5. 对于二维及其以上维度的数组，声明时只有第一维度的数组长度可以省略

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