09-數組的含義以及零長數組變長數組與多維數組

一、數組名的含義

1.1 表示整個數組的首地址

在某些特定情況下，數組名表示整個數組的首地址：

1. 數組定義的時候
2. 在使用 sizeof 運算符中：使用 sizeof 運算符求的是整個數組的大小
3. 在取地址符中 &arr

#include <stdio.h>int main() {int arr[10];// 在數組定義的時候printf("數組定義時的地址: %p\n", (void*)arr);// 使用 sizeof 運算符int len = sizeof(arr);printf("數組的大小: %d\n", len);// 取地址符中int (*p)[10] = &arr;printf("取地址符中: %p\n", (void*)p);return 0;
}

1.2 表示整個數組首元素的首地址

在其他情況下，數組名表示數組的首元素的首地址：

#include <stdio.h>int main() {int arr[10];// 表示數組的首元素的首地址int *p1 = arr;printf("數組首元素的地址: %p\n", (void*)p1);return 0;
}

二、數組下標

數組下標只是編譯器提供的一種簡寫，實際上如下：

#include <stdio.h>int main() {int a[100];a[10] = 250;   // ==> 等價于 *(a + 10) = 250*(a + 10) = 250;*(10 + a) = 250;10[a] = 250;printf("a[10] = %d\n", a[10]);return 0;
}

字符串常量

字符串常量是一個被存放在常量區的字符串，實際上也可以稱為一個匿名數組。匿名數組，同樣滿足數組名的含義。

#include <stdio.h>int main() {char *msg2 = "Hello Even";     // 輸出："Hello Even" 字符串常量首元素的首地址char *msg1 = "Hello Even" + 1; // 輸出："ello Even" 字符串常量首元素的首地址加 1printf("%s\n", "Hello Even");  // "Hello Even" 字符串常量首元素的首地址printf("%s\n", &"Hello Even"); // "Hello Even" 字符串常量的整個數組的地址// 訪問字符串中的某個字符printf("%c\n", "Hello Even"[6]); // 輸出： 'E'return 0;
}

注意事項:

• 數組名的雙重含義：
  • 表示整個數組的首地址時：在數組定義、sizeof 運算符、取地址符 &arr 中。
  • 表示數組首元素的首地址時：在大多數其他情況下。
• 數組下標運算：a[i] 等價于 *(a + i)，甚至 i[a] 也是合法的。
• 字符串常量：可以被視為匿名數組，數組名（即字符串字面值）表示其首元素的首地址。

三、零長數組

零長數組（zero-length array）是數組長度為0的數組，通常用于結構體的最后一個成員，作為可變長度數據的入口。

用途:用于結構體中的可變長度數據。盡管C99標準已經引入了柔性數組成員（flexible array member），零長數組仍在一些遺留代碼中使用。

3.1 示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>struct node {int a;char b;float c;int len;char arr[0]; // 零長數組
};int main() {struct node *p = malloc(sizeof(struct node) + 20); // 分配足夠的內存-->+ 20 就是在原有的基礎上增加20字節p->len = 20; // 設置額外增長的長度為20// 使用零長數組for (int i = 0; i < p->len; i++) {p->arr[i] = 'A' + i;}for (int i = 0; i < p->len; i++) {printf("%c ", p->arr[i]);}printf("\n");free(p);return 0;
}

四、變長數組

概念：變長數組（variable-length array，VLA）是其長度在定義時由一個變量決定的數組。定義之后，其長度不能再改變。

重點： 變長數組并不是說在任意時候他的長度可以隨意變化， 實際上只是在定義之前
數組的長度是未知的有一個變量來決定， 但是定義語句過后變長數組的長度由定義那一刻
變量的大小來決定。

4.1 示例

#include <stdio.h>int main() {int a = 200;// // a 作為一個普通的變量 ， 200 則可以作為arr 的長度a = 99; // 99 可以作為 arr 的長度int arr[a]; // a 當前是99，因此數組長度為99
//從此以后該數組的長度已經確定為99 不會再變換for (int i = 0; i < a; i++) {arr[i] = i;}for (int i = 0; i < a; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");a = 10 ;  // a = 10 并不會影響數組的長度return 0;
}

注意：

1. 因為數組的長度未確定， 因此它不允許初始化。
2. 在使用的時候可以通過該變長數組來有限的節省內存空間。

五、多維數組

概念：多維數組是指數組的元素也是數組，例如二維數組、三維數組等。

示例:

int a[2][3];

這個二維數組 a 包含了 2 個一維數組，每個一維數組有 3 個元素。

5.1 定義與初始化

1. 定義和初始化帶有明確的嵌套大括號：

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

   上述語句定義了一個包含 2 行 3 列的二維數組，并初始化其值為：

   arr = { {1, 2, 3},{4, 5, 6} }
   

2. 省略嵌套大括號的初始化：

   int arr1[2][3] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
   

   上述語句的效果等同于：

   arr1 = { {1, 2, 3},{4, 5, 6} }
   

5.2 引用元素

1. 通過下標引用：

   arr[0][0] = 100;
   

2. 通過指針偏移引用：

   *(*(arr + 0) + 0) = 100;
   

5.3 實例講解

#include <stdio.h>int main() {int arr[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };int arr1[2][3] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };// 遍歷并打印二維數組的元素for (int i = 0; i < 2; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {printf("arr[%d][%d]: %d\t", i, j, arr[i][j]);}printf("\n");}printf("\n");// 使用指針偏移訪問數組元素for (int i = 0; i < 6; i++) {printf("*(*(arr+0) + %d): %d\t", i, *(*(arr+0) + i));}printf("\n");// 使用指針偏移訪問數組元素的另一種方式for (int i = 0; i < 6; i++) {printf("*(*(arr + %d)): %d\t", i, *(*(arr + i / 3) + i % 3));}printf("\n");// 將二維數組的首元素地址賦給指針 pint *p = &arr[0][0];for (int i = 0; i < 6; i++) {printf("*(p + %d): %d\n", i, *(p + i));}return 0;
}

分析:

1. 直接訪問二維數組的元素：

   for (int i = 0; i < 2; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {printf("arr[%d][%d]: %d\t", i, j, arr[i][j]);}printf("\n");
   }
   

   這個循環直接通過 arr[i][j] 訪問和打印二維數組的元素。

2. 使用指針偏移訪問元素：

   for (int i = 0; i < 6; i++) {printf("*(*(arr + 0) + %d): %d\t", i, *(*(arr + 0) + i));
   }
   

   這個循環通過指針偏移來訪問二維數組的元素。*(arr + 0) 獲取二維數組的第一行，*(*(arr + 0) + i) 獲取第一行第 i 個元素。

3. 另一種指針偏移的訪問方式：

   for (int i = 0; i < 6; i++) {printf("*(*(arr + %d)): %d\t", i, *(*(arr + i / 3) + i % 3));
   }
   

   這個循環同樣通過指針偏移來訪問元素，但它通過 i / 3 計算行號，通過 i % 3 計算列號。

4. 將二維數組的首元素地址賦給指針 p 并訪問：

   int *p = &arr[0][0];
   for (int i = 0; i < 6; i++) {printf("*(p + %d): %d\n", i, *(p + i));
   }
   

   p 指向二維數組的首元素（第一個元素 arr[0][0]），通過 *(p + i) 訪問所有元素。這種方法將二維數組視為一個一維數組。

5.4 總結

• 多維數組：本質上是數組的數組。

• 定義與初始化：可以使用嵌套大括號或直接平鋪的方式。

• 引用元素：可以使用下標或指針偏移。

• 指針與多維數組：可以將多維數組的地址賦給指針，通過指針進行遍歷和訪問。
  總結：

• 零長數組：用于結構體末尾作為可變長度數據入口，雖然C99標準引入了柔性數組成員，但零長數組仍在遺留代碼中使用。

• 變長數組：在定義時長度由變量決定，定義后長度不再改變。注意：變長數組不能初始化。

• 多維數組：數組元素也是數組，可以通過下標和指針偏移訪問。