06- 数组的基础知识详细讲解

一、基本概念

一次性定义多个相同类型的变量，并且给它们分配一片连续的内存。

int arr[5];

1.1 初始化

只有在定义的时候赋值，才可以称为初始化。数组只有在初始化的时候才可以统一赋值。
以下是一些示例规则：

int arr[5] = {1,2,3,4,5}; // 定义并初始化数组
int arr[5] = {1,2,3}; // 可以，不完全初始化
int arr[5] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9}; // 错误（但可以用），越界初始化，越界部分将被编译器舍弃
int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9}; // 可以，未指定大小，但有初始化，大小为9
int arr[]; // 错误，没有指定大小也没有初始化，内存大小无法确定

注意：

• 数组在定义时必须确定其大小。
• 中括号 [] 必须有数组的大小，如果没有则必须初始化。

1.2 数组元素引用

存储模式：一片连续的内存，按照数据的类型进行分割成若干个大小相同的格子。

元素的下标与偏移量：以数组开头为基础的偏移量（数据类型大小）。

int arr[5] = {1,2,3,4,5}; // 定义并初始化数组

printf("arr[0]:%d\n", arr[0]); // 输出第一个元素

arr[0] = 99; // 把数组的第1个元素（偏移量为0）修改为99

printf("arr[0]:%d\n", arr[0]); // 输出修改后的第一个元素

arr[5] = 250; // "错误" 越界访问，可能造成非法访问
printf("arr[5]:%d\n", arr[5]); // 越界访问的输出

arr = {9,8,7,6,5,4}; // 错误，整体赋值只允许在初始化中
arr = 100; // 错误，数组不能整体赋值为一个值

printf("sizeof(arr):%ld\n", sizeof(arr)); // 输出数组的大小
int len = sizeof(arr) / sizeof(int); // 求数组元素的个数

for (size_t i = 0; i < len; i++) {
    printf("arr[%ld]:%d\n", i, arr[i]); // 输出每个元素
}

说明：

• sizeof(arr)：获取数组占用的内存大小（字节数）。
• sizeof(int)：获取单个元素的大小（字节数）。
• len：计算数组元素的个数。

注意事项：

1. 数组的下标从0开始。
2. 越界访问数组会导致未定义行为，可能导致程序崩溃或错误结果。
3. 数组整体赋值只能在初始化时进行，不能在定义之后进行整体赋值。

二、字符数组

概念： 专门用来存放字符类型数据的数组，称为字符数组。

2.1 初始化+引用

1. 定义一个字符类型的数组并把’H’,‘e’,‘l’,‘l’,'o’一个一个存进去：

char ch1[5] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};

2. 定义一个字符型的数组，并把"Hello"字符串存放到数组中，因此该数组为字符串数组：

char ch2[6] = {"Hello"};

3. 与ch2一样，大括号可以省略：

char ch3[6] = "Hello";

4. 修改字符数组中的某个元素：

ch3[1] = 'E'; // 可以，把数组中第二个元素‘e’修改为‘E’

5. 整体赋值只允许在初始化时进行：

ch3 = "Even"; // 不可以，只有在初始化的时候才能整体赋值

6. 输出字符数组：

printf("%s\n", ch1); // 在访问ch1的时候并没有发现结束符，因此很有可能会把ch2的内容一并输出

注意：

• 字符数组的结束符： ch1 为字符数组，但它没有结束符，因此在打印输出的时候应该避免使用%s 进行输出，否则可能会造成越界访问。字符串在C语言中以 \0 作为结束符，确保字符数组输出安全。

char ch1[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}; // 加上结束符
printf("%s\n", ch1); // 现在可以安全地使用 %s 输出

2.2 示例代码

#include <stdio.h>

int main() {
    // 定义并初始化字符数组
    char ch1[5] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    char ch2[6] = {"Hello"};
    char ch3[6] = "Hello";

    // 修改字符数组中的某个元素
    ch3[1] = 'E';

    // 正确的打印方式
    char ch1_with_terminator[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
    printf("ch1 with terminator: %s\n", ch1_with_terminator);
    printf("ch2: %s\n", ch2);
    printf("ch3: %s\n", ch3);

    // 错误的打印方式
    printf("ch1 without terminator: %s\n", ch1); // 可能导致越界访问

    return 0;
}

总结：

• 字符数组 用来存放字符数据。
• 初始化 时可以逐个字符赋值或使用字符串直接赋值。
• 修改 数组元素可以通过索引访问。
• 整体赋值 只能在初始化时进行。
• 结束符 \0 确保字符串的安全输出。

三、数组小细节

3.1 数组未初始化

结论： 当定义数组但未初始化时，数组中的元素将包含内存中的随机值（内存中原有的内容）。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[5];
    
    // 输出未初始化的数组元素
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
    }

    return 0;
}

输出： 可能会显示随机值，因为数组未初始化时，包含的是内存中的原有内容。

3.2 部分初始化

结论： 部分初始化时，已初始化部分是已知值，未初始化的部分则为0。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3}; // 部分初始化，只初始化前三个元素
    
    // 输出部分初始化的数组元素
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
    }

    return 0;
}

输出：

arr[0] = 1
arr[1] = 2
arr[2] = 3
arr[3] = 0
arr[4] = 0

未初始化的元素自动设为0。

总结:

• 未初始化数组： 包含随机值，来源于内存中的原有内容。
• 部分初始化数组： 已初始化部分设定为指定值，未初始化部分自动设为0。