C语言：数组 - 技术栈

1. 数组的定义

在 C 语言中，数组是一种数据结构，它可以存储多个相同类型的数据元素。例如，要存储 10 个整数，可以定义一个整数数组。数组的定义格式一般为：

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数据类型 数组名[数组大小];

例如，

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int scores[10];

定义了一个名为scores的整数数组，它可以存储 10 个整数。这里的int是数据类型，表示数组中的元素都是整数，scores是数组名，用于在程序中引用这个数组，10是数组大小，指定了数组可以容纳的元素个数。

2. 数组的初始化

可以在定义数组的时候对其进行初始化。例如，

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

这就将数组numbers的 5 个元素分别初始化为 1、2、3、4 和 5。

如果初始化的值少于数组大小，剩下的元素会被自动初始化为 0（对于数值类型）。例如，

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int array[3]={1};

那么array $0$ =1，array $1$ =0，array $2$ =0。

还可以省略数组大小，让编译器根据初始化的值的个数来确定数组大小。例如，

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int values[] = {6, 7, 8};

这里编译器会自动将数组values的大小确定为 3。

3. 数组元素的访问

数组中的元素通过索引（下标）来访问。在 C 语言中，数组的索引是从 0 开始的。例如，对于上面定义的numbers数组，numbers $0$ 表示数组中的第一个元素，其值为 1；numbers $4$ 表示数组中的第五个元素，其值为 5。

可以在程序中通过索引来读取和修改数组元素的值。例如：

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#include <stdio.h>
int main()
{
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    // 访问并修改数组元素
    numbers[2] = 10;
    printf("%d\n", numbers[2]);
    return 0;
}

在这个例子中，将numbers $2$ 的值修改为 10，然后通过printf函数输出修改后的numbers $2$ 的值。

4. 数组在内存中的存储方式

数组的元素在内存中是连续存储的。例如，对于int numbers $5$ 数组，假设数组的起始地址为0x1000，每个int类型占 4 个字节（在 32 位系统中），那么numbers $0$ 存储在地址0x1000，numbers $1$ 存储在地址0x1004，numbers $2$ 存储在地址0x1008，以此类推。

这种连续存储的方式使得可以通过指针算术来高效地访问数组元素。例如，*(numbers + 1)等价于numbers $1$ ，这里numbers可以看作是一个指向数组第一个元素的指针，numbers+1指向数组的第二个元素，*(numbers + 1)就可以获取第二个元素的值。

5. 多维数组

C 语言支持多维数组。例如，二维数组的定义格式为：

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数据类型 数组名[行数][列数];

例如，

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int matrix[3][4];

定义了一个二维数组，它可以看作是一个 3 行 4 列的矩阵，用于存储整数。

二维数组的初始化可以按行进行。例如，

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

这就初始化了一个 2 行 3 列的二维数组。也可以写成一维的形式，如

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

编译器会按照列优先的顺序（在 C 语言中通常是行优先顺序）将这些值分配到数组元素中。

访问二维数组元素时，需要使用两个索引。例如，matrix $1$ $2$ 表示访问第二行（索引从 0 开始，所以是 1）第三列（索引为 2）的元素。

6. 数组作为函数参数

数组可以作为函数的参数传递。当数组作为参数传递给函数时，实际上传递的是数组的首地址。例如：

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#include <stdio.h>
void printArray(int arr[], int size)
{
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
}
int main()
{
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printArray(numbers, 5);
    return 0;
}

在这个例子中，printArray函数接受一个整数数组arr和数组大小size作为参数，通过循环遍历数组并输出每个元素的值。在main函数中，将numbers数组和它的大小 5 传递给printArray函数。

7. 动态数组

在 C 语言中，还可以使用动态内存分配来创建数组。例如，通过malloc函数可以在堆上分配内存来创建一个动态数组。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int *dynamicArray;
    int size = 5;
    // 分配内存
    dynamicArray = (int *)malloc(size * sizeof(int));
    if (dynamicArray == NULL)
    {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }
    // 初始化动态数组
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        dynamicArray[i] = i + 1;
    }
    // 使用动态数组
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        printf("%d ", dynamicArray[i]);
    }
    // 释放内存
    free(dynamicArray);
    return 0;
}

在这个例子中，首先使用malloc函数分配了足够的内存来存储size个int类型的元素，然后对动态数组进行初始化和使用，最后使用free函数释放了分配的内存，以避免内存泄漏。