《C和指针》读书笔记（第八章 数组）
目录
- 0 内容简介
- 1. 一维数组
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- 1.1 数组名
- 1.2 下标引用
- 1.3 指针与下标
- 1.4 指针的效率
- 1.5 数组和指针
- 1.6 作为函数参数的数组名
- 1.7 声明数组参数
- 1.8 初始化
- 1.9 不完整的初始化
- 1.10 自动计算数组长度
- 1.11 字符数组的初始化
- 2. 多维数组
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- 2.1 存储顺序
- 2.2 数组名
- 2.3 下标
- 2.4 指向数组的指针
- 2.5 作为函数参数的多维数组
- 2.6 初始化
- 2.7 数组长度自动计算
- 3. 指针数组
- 4. 总结
0 内容简介
在C语言中，数组有着举足轻重的地位。而数组和指针千丝万缕的联系，也让其在求职，学习和工作中成为技术探讨的焦点。计算机编程语言群星璀璨，为何C语言数组在多年面试中的热度居高不下？它究竟有什么样的神奇魅力？今天我们就一起来探讨相关话题。
先来看看本篇的主要内容（章节编号与书中一致）。有一个宏观上的把握。
1. 一维数组
一维数组是最常见的数组，也是最常用的数组，在实际的开发中，为了便于迭代和阅读，有时会将多个数组拆分成多个一维数组。
1.1 数组名
一维数组的数组名是一个指针常量，指向数组的第一个元素，可以参考下面的程序：
#include 打印输出：
1.2 下标引用
除了优先级以外，下标引用和间接访问完全一致。可以参考下面的程序：
#include 打印输出：
从上面的程序可以看出，指针p此时指向了数组的第2个元素，所以p[-1]会指向数组的第一个元素。
1.3 指针与下标
指针与下标，都是访问数组元素的有效方式，然而下标绝不会比指针更有效率，但指针有时会比下标更有效率，因牵扯到底层指令，在此不做展开。
1.4 指针的效率
指针有时比下标更有效率，前提是它们被正确地使用。因牵扯到底层指令，在此不做展开。
1.5 数组和指针
数组和指针并不是相等的。在声明数组的时候，已经分配好了内存，而在声明指针的时候，只知道其指向的数据类型，并不知道指向的具体地址，或者是没有任何意义的地址。
比方说有下面两个声明：
int a[5];
int *p;
我们可以通过下面的程序进行验证
#include 打印输出：
可以看到，在经过编译后，一个int类型的数据占4个字节，这个时候系统已经为数组分配好了所有的内存；而指针p，我们只知道其指向一个int类型的变量，然而并不知道具体指向了哪个变量。
1.6 作为函数参数的数组名
当一个数组名作为参数传递给一个函数时，传递给函数的是一份该指针的拷贝。函数如果进行了下标引用，实际上就是对这个指针执行间接访问操作，并且通过这种间接访问，函数可以访问和修改调用程序的数组元素。
可以参考如下的程序：
#include 1.7 声明数组参数
有一个有趣的问题，当我们把一个数组当做参数传递给函数的时候，正确的函数形参应该怎样的呢？应该声明为一个指针还是数组？
严格意义上来说都是正确的。可参考以下代码
#include 打印输出：
从上述例子可以看出，两种初始化从效果上来说是等同的。但是要说更加准确，应该是使用指针。因为实参实际上是个指针，而不是数组。
1.8 初始化
当数组的初始化局部于一个函数（或代码块）时，应该仔细考虑一下，在程序的执行流每次进入该函数（或代码块）时，每次对数组进行重新初始化是否值得。如果答案是否定的，就把数组声明为static，这样数组的初始化只需要在程序开始前执行一次。
关于static关键字，可以参考这篇文章：static关键字详解（C/C++）
1.9 不完整的初始化
所谓的不完整初始化，是指在数组初始化的时候，如果我们只对部分元素赋值，那么，剩下的元素会自动被赋值为0。可以参考下面的代码：
#include 打印输出：
可以看到，没有初始化的几个元素，会被自动初始化为0，但这种自动初始化是有限制的，只能自动化地赋值后面的元素，不能赋值前面和中间的元素。
1.10 自动计算数组长度
如果在数组定义的时候就进行了初始化，那么不必指定数组长度，参考下面的例子：
#include 打印输出：
1.11 字符数组的初始化
字符数组有两种初始化方式，一种是常规的初始化，比如：
char a1[] = {'0','1'};
还有另一种方式，方便快捷，就是像字符串的定义方式类似：
char a2[] = "01";
其实这两者并不完全等同，在第二种初始化方式中，默认多了一个‘\0’，所以数组a2有3个元素。可以参考下面的测试代码：
#include 打印输出：
C 语言中并不存在字符串这个数据类型，而是使用字符数组来保存字符串。
2. 多维数组
多维数组是二维以及二维以上的数组，其中最常用的是二维数组。需要注意的是多维数组的元素存储顺序。以及元素的访问方式等。
当出现多维数组时，若再采用指针、或者指针和下标结合的方式去访问数组元素，将是稍微有点难度的问题。
2.1 存储顺序
在C语言中，多维数组的元素存储顺序按照最右边的下标率先变化的原则，称为行主序。
#include 打印输出：
从上面的例子可以看出，当指针增长的时候，指向的是数组按照最右侧率先变化的顺序的元素。而当一行扫描结束的时候，会自动指向下一行，继续访问。
2.2 数组名
一维数组名的值是一个指针常量，指向一个元素，而多维数组第一维的元素是另一个数组。例如下面的声明：
int matrix[3][10];
可以看作是一个一维数组，包含了3个元素，每个元素是包含10个整形元素的数组。
或者可以看本文后续的章节，慢慢体会就自然会明白。
2.3 下标
如果要标识一个多维数组的某个元素，必须按照与数组声明时相同的顺序为每一维都提供一个下标，而且都单独位于一对方括号内。
#include 
上面这个例子可能稍微有点难，按照指针移动的方向，仔细琢磨琢磨就可以想清楚。
2.4 指向数组的指针
指向多维（二维）数组的指针，应当如何定义呢？
int matrix[ROW][COL] = {{0,1,2},{3,4,5}};
int(*p)[COL] = matrix;
我们定义了一个指针p，指向了一个拥有COL个元素的数组。当把p与一个整数值相加时，该整数值首先根据整形值的长度进行调整，然后再执行加法。参考下面的例子。
#include 打印输出：
可以看到，直接利用p指针执行间接访问，肯定访问到的是第0行的第0个元素((*(*p)))。而在对p直接进行加1操作的时候，移动的是一个一维数组，然后再间接访问，所以得到的是数组第1行的第0个元素，也就是*(*(p + 1))这样的表达式；但如果间接访问一次之后在加1，则首先访问到的是二维数组的第0行，再加1自然就是第0行第一个元素，也就是上述(*(*p) + 1)表达式；最后一个表达式(*(*(p + 1) + 1))自然不言而喻了。
2.5 作为函数参数的多维数组
多维（二维）数组作为函数参数的时候，函数声明也与一维数组有所不同。有两种声明方式：
方式1：
void func1(int(*mat)[5])
方式2：
void func2(int mat[][5])
这两种声明方式，在效果上是等同的，两种都可以。从以下的程序中就可以证明这一点：
#include 打印输出：
上述例子，定义了2个3*5的二维数组，进行相同的初始化，然后分别传到两个函数进行处理，这两个函数仅仅是形参的声明方式不一样。两个函数对原来数组的每个元素进行加10处理，得到了相同的结果。
所以，这两种声明方式在效果上是等同的。
2.6 初始化
多维（二维）数组的初始化有两种常见的形式。
- 一种是直接给每个元素赋储值
- 一种是用花括号隔开每个维度，并赋值
两种方式都是正确的，只是第二种有方式有两个好处：
- 利于阅读
- 方便初始化，每个子初始列表都可以省略尾部的几个值（不完整的初始化列表）。
参考下面的程序：
#include 打印输出：
从上面的例子可以看出，这两种形式，从实现效果上来说，是一致的。
2.7 数组长度自动计算
在多维数组中，只有第1维才能根据初始化列表缺省地提供。剩下的几个维必须显式地写出，这样编译器就能推断出每个子数组维数的长度。例如：
#include 打印输出：
所以此时即使不写第1个维度的值，编译器在运行的时候，也可以根据初始化的值，以及花括号自动推断出来该维度的值。
3. 指针数组
指针数组很好理解，就是一个数组中的元素是指针，至于该指针指向什么样的数据，是由用户自己定义的。
比如下面这个例子，用指针数组存储了指向字符串（更严谨地说是字符数组）的指针。
#include 打印输出如下：
上述的例子中，用数组存储了若干个字符数组的指针数组。然后实现了多个字符串的匹配功能。
或者用二维数组也可以实现，但是需要提前知道最长字符串的大小。
4. 总结
数组与指针的关系，不可能一两句话说清楚，需要在具体开发中慢慢体会，理解。
数组的元素可以通过下标和指针两种方式进行访问，而指针往往更加高效。
指针数组在开发中也会比较常用，而数组元素也不仅仅只会指向字符串（字符数组），也有可能指向结构体变量等数据类型。
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