《C语言程序设计现代方法》note-5 数组

助记提要

1. 数组初始化格式；
2. 指示器；
3. 常量数组；
4. 变长数组；

8章 数组

变量包括标量和聚合变量。标量可以保存单一数据项，聚合变量可以存储成组的数值。
C语言的聚合变量有数组和结构。

8.1 一维数组

数组是含有多个数据值的数据结构，且每个数据值的数据类型都相同。数据值也称为元素。
可以按照元素在数组中的位置把它们选出来。

一维数组中的元素依次排在一行中。

声明具有n个指定类型元素的数组arr：

类型 arr[n];

n可以是任何的(整数)常量表达式。

数组下标

为了存取指定的元素，可以在数组名后边加上一个方括号围绕的整数值。这个操作称为取下标或索引。

数组元素的下标始终从0开始，最大是n-1。n为数组长度。
注意 C语言不检查下标的范围，下标超出范围时，程序会执行预期外的行为。
下面的代码在i=10时，会把0存到a[9]后面。如果刚好后面的内存中是程序会用到的变量，这个变量值就会变为0。

int a[10], i;
for (i = 0; i <= 10; i++)
    a[i] = 0;

数组下标可以是任何整数表达式。但是为了便于理解，尽量不要在下标中使用有副作用的表达式。

数组和for循环搭配的惯用法：

// 清空
for (i = 0; i < n; i++)
    a[i] = 0;

// 读取数据存到数组
for (i = 0; i < n; i++)
    scanf("%d", &a[i]);

// 求和
for (i = 0; i < n; i++)
    sum += a[i]

数组初始化

数组可以在声明时给予初始值。

• 初始化常用的格式是使用花括号包起来的常量表达式列表，逗号分隔；
• 初始化列表比数组短时，数组的剩余元素赋值为0；
• 初始化列表不能为空，也不能比数组大小长；
• 给定初始化列表时，可以不写数组长度，编译器会利用列表长度确定数组大小。

// 初始化
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

// 剩余元素为0
int a[5] = {1, 2};

// 初始化全为0的数组
int a[5] = {0};

// 省略数组大小
int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};

有时初始化时只需要对数组中的一部分元素赋值，其他元素默认为0即可。

// 直接赋值，数组越长越麻烦
int a[10] = {0, 0, 0, 7, 0, 0, 0, 0, 0, 4};

// 初始化0数组再分别赋值，赋值项多会很麻烦
int a[10] = {0};
a[3] = 7; 
a[9] = 4;

对于这个问题，C99提供了由方括号和常量表达式组成的指示器。

int a[10] = {[3] = 7, [9] = 4};

指示器赋值的顺序不影响结果。
指示器的方括号内必须是整数表达式，且值不能超过数组下标上限。如果数组长度省略，指示器可以指定任何非负整数，编译器会按照其中的最大值推断数组的长度。

可以在逐个元素初始化的同时使用指示器：

int c[10] = {2, 1, [5] = 7, 6, 3, [9]=11};

指示器使用下标对元素多次初始化是合法操作，但是注意不要这么做。

// 重复初始化元素
int a[] = {4, 9, 1, 8, [0] = 5, 7};
// 上述声明的等价声明
int a[] = {5, 7, 1, 8};

编译器初始化数组时，会记录下一个待初始化的元素的位置。
指示器会强制指定一个元素做为编译器处理的下一元素，编译器从这个元素往后依次处理。

sizeof

sizeof可以确定数组的字节数。

利用数组大小除以数组元素的大小，可获取数组长度。这种方式写的表达式在数组长度需要改变时也不用重写：

for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
	a[i] = 0;

有的编译器会对表达式i < sizeof(a) / sizeof(a[0])给出警告，因为sizeof但会的类型是size_t，不是int，把有符号整数和无符号整数相比较是危险的，虽然这里没有问题(都是正数)。
为了避免这个警告，可以把表达式的类型强制转为有符号整数或定义宏来表示它。

// 转为有符号整数
for (i = 0; i < (int) (sizeof(a) / sizeof(a[0])); i++)
    a[i] = 0;

#define SIZE ((int) (sizeof(a) / sizeof(a[0])); i++)
for (i = 0; i < SIZE; i++)
    a[i] = 0;

8.2 多维数组

数组可以有任意维度。每个维度的下标都以0开始。

// 创建二维数组
int m[5][9];

// 访问二维数组的元素
m[i][j];

注意 m[i][j]不可以写成m[i, j]。中括号内的逗号会被当做逗号运算符，m[i, j]等同于m[j]。

多维数组在内存中仍然是按照行存储的。写程序时可以忽略这一细节，但是有时也会影响。

初始化多维数组

一维初始化格式嵌套可以初始化高维数组。

int m[3][4] = {{1, 1, 1, 1},
               {2, 2, 2, 2},
			   {3, 3, 3, 3}};

• 如果嵌套的初始化列表没有填满多维数组，就把数组剩余的元素赋值为0；
• 可以省略内层的花括号，编译器填满一行后开始填下一行。但是最好不要这样做，避免多填或少填元素的行影响整个数组。

C99的指示器也可以用于多维数组：

// 使用指示器初始化2×2的单位矩阵
int a[2][2] = {[0][0] = 1, [1][1] = 1};

常量数组

在声明时前面加上const，可以使数组称为常量数组。

const char hex_chars[] = {
    '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', 
	'8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'};

程序不应该修改声明为const的数组，编译器会在发现数组被修改时提示错误。
这样的数组常常包含一些在程序执行中不会改变的参考信息。

8.3 变长数组

C99中允许数组变量的长度为非常量的表达式。
变长数组的长度在程序执行时计算，而不是在编译时计算。

由程序员指定数组长度的话，长度可能过长或过短。
变长数组的好处是不需要在构造数组时给定长度，而是在执行时精确计算长度。

变长数组的限制是没有静态存储期和没有初始化器。

goto语句不能绕过变长数组的声明。这样会导致程序对未分配空间的数组中的元素进行访问。