C Primer Plus 摘錄

第 10 章 陣列和指標

10.1 陣列

• 陣列由資料型別相同的一系列元素組成，

• 通過宣告陣列告訴編譯器陣列中內含多少元素和這些元素的型別， 編譯器根據這些資訊正確地創建陣列，

float candy[365];
char code[12];
int states[50];

• 方括號 [] 表明candy、 code和states都是陣列， 方括號中的數字表明陣列中的元素個數，

• 要訪問陣列中的元素， 通過使用陣列下標數（也稱為索引） 表示陣列中
  的各元素， 陣列元素的編號從 0 開始，

10.1.1 初始化陣列

• 用以逗號分隔的值串列（用花括號括起來） 來初始化陣列，各值之間用逗號分隔，

int powers[8] = {1,2,4,6,8,16,32,64};

• 推薦使用宏定義陣列長度，只需修改 #define 這行代碼即可

• 要創建只讀陣列， 應該用 const 宣告和初始化陣列

const int days[MONTHS] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};

• 存盤類別警告：陣列和其他變數類似， 可以把陣列創建成不同的存盤類別（storage class），第12章將介紹存盤類別的相關內容，本章描述的陣列屬于自動存盤類別

• 當初始化串列中的值少于陣列元素個數時， 編譯器會把剩余的元素都初始化為 0，

• 如果初始化串列的項數多于陣列元素個數， 編譯器可沒那么仁慈， 它會毫不留情地將其視為錯誤，

• 如果初始化陣列時省略方括號中的數字， 編譯器會根據初始化串列中的項數來確定陣列的大小，

const int days[] = { 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31 };

• sizeof days 是整個陣列的大小（以位元組為單位），sizeof day[0] 是陣列中一個元素的大小（以位元組為單位），整個陣列的大小除以單個元素的大小就是陣列元素的個數，

10.1.2 指定初始化器（C99）

• C99 增加了一個新特性： 指定初始化器（designated initializer） ， 利用該特性可以初始化指定的陣列元素，

• 對于傳統的C初始化語法，要初始化指定元素，則必須同時初始化其之前的所有元素，

int arr[6] = {0,0,0,0,0,212}; // 傳統的語法
int arr[6] = {[5] = 212}; // 把arr[5]初始化為212

• 第一， 如果指定初始化器后面有更多的值， 如該例中的初始化串列中的片段： [4] = 31,30,31， 那么后面這些值將被用于初始化指定元素后面的元素，
• 第二， 如果再次初始化指定的元素， 那么最后的初始化將會取代之前的初始化， 如開始時把 days[1] 初始化為 28， 但是 days[1] 又被后面的指定初始化 [1] = 29 初始化為 29，

int days[MONTHS] = { 31, 28, [4] = 31, 30, 31, [1] = 29 };

10.1.3 給陣列元素賦值

• 宣告陣列后， 可以借助陣列下標（或索引） 給陣列元素賦值，

10.1.4 陣列邊界

• 在使用陣列時， 要防止陣列下標超出邊界， 也就是說， 必須確保下標是有效的值，

• 歸功于 C 信任程式員的原則， 不檢查邊界， C 程式可以運行更快， 編譯器不會檢查陣列下標是否使用得當， 在C標準中， 使用越界下標的結果是未定義的， 這意味著程式看上去可以運行， 但是運行結果很奇怪， 或例外中止，

10.1.5 指定陣列的大小

• 在C99標準之前， 宣告陣列時只能在方括號中使用「整型常量運算式」， 所謂整型常量運算式， 是由整型常量構成的運算式，
• sizeof 運算式被視為整型常量， 但是（與C++不同） const 值不是， 另外， 運算式的值必須大于 0

int n = 5;
int m = 8;
float a1[5]; // 可以
float a2[5*2 + 1]; //可以
float a3[sizeof(int) + 1]; //可以
float a4[-4]; // 不可以， 陣列大小必須大于0
float a5[0]; // 不可以， 陣列大小必須大于0
float a6[2.5]; // 不可以， 陣列大小必須是整數
float a7[(int)2.5]; // 可以， 已被強制轉換為整型常量
float a8[n]; // C99之前不允許
float a9[m]; // C99之前不允許

• C99標準允許這樣宣告， 這創建了一種新型陣列， 稱為變長陣列（variable-length array） 或簡稱 VLA（C11 放棄了這一創新的舉措， 把VLA設定為可選， 而不是語言必備的特性），
• C99引入變長陣列主要是為了讓C成為更好的數值計算語言，

10.2 多維陣列

• 多維陣列是這樣一種陣列，它是一種陣列，它的每個元素也是包含指定元素數量的陣列，

float rain[5][12]; // 內含 5 個元素的陣列， 每個元素本身是一個內含12個 float 型別值的陣列

• 上述宣告中 rain[5] 表明 rain 是一個內含 5 個元素的陣列； float [12] 說明每個元素的型別是 float[12]

• rain[i] 是一個內含12個 float 型別值的陣列，因此該陣列的首元素就是 rain[i][0]，第 2 個元素是rain[0][1] ，以此類推，要訪問第 i 個陣列的第 j 個元素（編號從 0 開始）即為 rain[i][j]

• 該二維視圖有助于幫助讀者理解二維陣列的兩個下標， 在計算機內部，這樣的陣列是按順序儲存的， 從第1個內含12個元素的陣列開始， 然后是第2個內含12個元素的陣列， 以此類推，

• 遍歷二維陣列常用兩個嵌套的 for 回圈，一個回圈處理陣列的第1個下標， 另一個回圈處理陣列的第2個下標，

10.2.1 初始化二維陣列

• 初始化二維陣列是建立在初始化一維陣列的基礎上， 首先， 初始化一維陣列如下：

sometype ar1[5] = {val1, val2, val3, val4, val5};

• 對于二維陣列 rain[5][12] ，rain是一個內含 5 個元素的陣列， 每個元素又是內含12個 float 型別元素的陣列， 所以， 對 rain 而言， val1 應該包含 12 個值， 用于初始化內含 12 個 float 型別元素的一維陣列，

const float rain[5][12] =
{ 
    {4.3,4.3,4.3,3.0,2.0,1.2,0.2,0.2,0.4,2.4,3.5,6.6},
    {8.5,8.2,1.2,1.6,2.4,0.0,5.2,0.9,0.3,0.9,1.4,7.3},
    {9.1,8.5,6.7,4.3,2.1,0.8,0.2,0.2,1.1,2.3,6.1,8.4},
    {7.2,9.9,8.4,3.3,1.2,0.8,0.4,0.0,0.6,1.7,4.3,6.2},
    {7.6,5.6,3.8,2.8,3.8,0.2,0.0,0.0,0.0,1.3,2.6,5.2}
};
// 使用了 5 個數值串列(花括號括起來)，逗號分隔來初始化二維陣列
// 第一個串列初始化第一個元素，依次類推，

• 初始化時也可省略內部的花括號， 只保留最外面的一對花括號，
• 如果初始化的數值不夠， 則按照先后順序逐行初始化， 直到用完所有的值，

10.2.2 其他多維陣列

• 可以把一維陣列想象成一行資料， 把二維陣列想象成資料表， 把三維陣列想象成一疊資料表，

10.3 指標和陣列

陣列名是陣列首元素的地址

• 在 C 中， 指標加 1 指的是增加一個存盤單元， 對陣列而言， 這意味著把加 1 后的地址是下一個元素的地址， 而不是下一個位元組的地址（見圖10.3） ，
• 這是為什么必須宣告指標所指向物件型別的原因之一，只知道地址不夠， 因為計算機要知道儲存物件需要多少位元組（即使指標指向的是標量變數， 也要知道變數的型別， 否則 *pt 就無法正確地取回地址上的值） ，

• 指標的值是它所指向物件的地址， 地址的表示方式依賴于計算機內部的硬體， 許多計算機（包括PC和Macintosh） 都是按位元組編址， 意思是記憶體中的每個位元組都按順序編號， 這里， 一個較大物件的地址（如double型別的變數） 通常是該物件第一個位元組的地址，

• 在指標前面使用 * 運算子可以得到該指標所指向物件的值，

• 指標加 1， 指標的值遞增它所指向型別的大小（ sizeof type 以位元組為單位）

dates + 2 == &date[2] // 相同的地址
*(dates + 2) == dates[2] // 相同的值

• 以上關系表明了陣列和指標的關系十分密切， 可以使用指標標識陣列的元素和獲得元素的值， 從本質上看， 同一個物件有兩種表示法， 定義 ar[n] 的意思是 *(ar + n)， 可以認為 *(ar + n) 的意思是“到記憶體的 ar 位置， 然后移動 n 個單元， 檢索儲存在那里的值”，

• 不要混淆 *(dates+2) 和 *dates+2， 間接運算子 * 的優先級高于 +， 所以 *dates+2 相當于 (*dates)+2

明白了陣列和指標的關系， 便可在撰寫程式時適時使用陣串列示法或指標表示法，

指標表示法和陣串列示法是兩種等效的方法，編譯器編譯這兩種寫法生成的代碼相同，

10.4 函式、 陣列和指標

• 陣列名是該陣列首元素的地址，所以陣列作為函式的引數時，第一個引數是陣列名，也就是第一個元素的地址，它是一個指標型別，第二個引數是陣列的大小，它是一個整型變數，

第1個形參告訴函式該陣列的地址和資料型別， 第2個形參告訴函式該陣列中元素的個數

int sum(int* ar, int n);

• 只有在函式原型或函式定義頭中，才可以用 int ar[] 代替 int *ar：
  • int *ar 形式和 int ar[] 形式都表示 ar 是一個指向 int 的指標， 但是，int ar[] 只能用于宣告形式引數， 第 2 種形式 int ar[] 提醒讀者指標 ar 指向的不僅僅一個 int 型別值， 還是一個 int 型別陣列的元素

int sum (int ar[], int n);

• 下面 4 中原型是等價的：

int sum(int *ar, int n);
int sum(int *, int);
int sum(int ar[], int n);
int sum(int [], int);

• 我們的系統中用 8 位元組儲存地址， 所以指標變數的大小是 8位元組（其他系統中地址的大小可能不是8位元組） ，

10.4.1 使用指標形參

• 函式要處理陣列必須知道何時開始、 何時結束，

還有一種方法是傳遞兩個指標， 第1個指標指明陣列的開始處（與前面用法相同） ， 第2個指標指明陣列的結束處，

int sump(int* start, int* end)
{
    int total = 0;
    while(start < end)
    {
        total += *start;// 把陣列元素的值加起來
        start++;
    }
    return total;
}

• while回圈的測驗條件是一個不相等的關系， 所以回圈最后處理的一個元素是end所指向位置的前一個元素， 這意味著end指向的位置實際上在最后一個元素的后一個位置，

// 因為下標從0開始， 所以 marbles + SIZE 指向陣列末尾的下一個位置，
answer = sump(marbles, marbles + SIZE);

• 可以把回圈體壓縮成一行代碼：total += *start++; 一元運算子 * 和 ++ 的優先級相同， 但結合律是從右往左， 所以 start++ 先求值， 然后才是*start，

  10.4.2 指標表示法和陣串列示法

• 處理陣列的函式實際上用指標作為引數， 但是在撰寫這樣的函式時， 可以選擇是使用陣串列示法還是指標表示法，

• ar[i] 和 *(ar+1) 這兩個運算式都是等價的， 無論 ar 是陣列名還是指標變數， 這兩個運算式都沒問題， 但是， 只有當 ar 是指標變數時， 才能使用 ar++ 這樣的運算式，

• 指標表示法（尤其與遞增運算子一起使用時） 更接近機器語言， 因此一些編譯器在編譯時能生成效率更高的代碼，然而， 許多程式員認為他們的主要任務是確保代碼正確、 邏輯清晰， 而代碼優化應該留給編譯器去做，

10.5 指標操作

指標變數的 9 種基本操作

• 賦值： 可以把地址賦給指標，

• 解參考： * 運算子給出指標指向地址上儲存的值，

• 取址： 和所有變數一樣， 指標變數也有自己的地址和值，

• 指標與整數相加： 可以使用 + 運算子把指標與整數相加， 或整數與指標相加，如果相加的結果超出了初始指標指向的陣列范圍， 計算結果則是未定義的，

  • 整數都會和指標所指向型別的大小（以位元組為單位）相乘， 然后把結果與初始地址相加，

• 遞增指標： 遞增指向陣列元素的指標可以讓該指標移動至陣列的下一個元素，

• 指標減去一個整數： 可以使用-運算子從一個指標中減去一個整數，指標必須是第1個運算物件， 整數是第 2 個運算物件，

  • 該整數將乘以指標指向型別的大小（以位元組為單位） ， 然后用初始地址減去乘積，

• 遞減指標： 當然， 除了遞增指標還可以遞減指標，

• 指標求差： 可以計算兩個指標的差值， 通常， 求差的兩個指標分別指向同一個陣列的不同元素， 通過計算求出兩元素之間的距離， **差值的單位與陣列型別的單位相同，如 ptr2 - ptr1 得 2， 意思是這兩個指標所指向的兩個元素相隔兩個 int ， 而不是 2 位元組，

• 比較： 使用關系運算子可以比較兩個指標的值， 前提是兩個指標都指向相同型別的物件，

• 在遞增或遞減指標時還要注意一些問題， 編譯器不會檢查指標是否仍指向陣列元素，

• 千萬不要解參考未初始化的指標，在使用指標之前， 必須先用已分配的地址初始化它， 例如， 可以用一個現有變數的地址初始化該指標（使用帶指標形參的函式時， 就屬于這種情況） ，或者還可以使用第 12 章將介紹的 malloc() 函式先分配記憶體，

指標的第 1 個基本用法是在函式間傳遞資訊，前面學過， 如果希望在被調函式中改變主調函式的變數， 必須使用指標， 指標的第 2 個基本用法是用在處理陣列的函式中，

標籤：其他

上一篇：對于HashMap的容量的一些分析

下一篇：SoringCloud(四) - 微信獲取用戶資訊