12. C语言 数组与指针(深入理解)

本章目录:

• • 前言
  • [1. 什么是数组？](#1. 什么是数组？)
  • [2. 数组的声明与初始化](#2. 数组的声明与初始化)
  • • 声明数组
    • 初始化数组
  • [3. 访问数组元素](#3. 访问数组元素)
  • • 遍历数组
  • [4. 获取数组长度](#4. 获取数组长度)
  • • [使用 `sizeof` 获取长度](#使用 sizeof 获取长度)
    • 使用宏定义简化
  • [5. 数组与指针](#5. 数组与指针)
  • • 数组名与指针的区别
    • 使用指针操作数组
  • [6. 多维数组](#6. 多维数组)
  • • 遍历多维数组
  • [7. 数组作为函数参数](#7. 数组作为函数参数)
  • [8. 高级技巧与注意事项](#8. 高级技巧与注意事项)
  • • 初始化技巧
    • 常见陷阱
  • [9. 示例：统计超过平均值的学生人数](#9. 示例：统计超过平均值的学生人数)
  • 总结

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前言

在 C 语言中，数组是一种重要的数据结构，它可以存储一系列相同类型的数据。本文将从基础讲起，结合读者笔记和实际应用，全面解析数组的用法及其高级特性。

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1. 什么是数组？

数组是一种顺序存储结构 ，用于存储相同数据类型的多个值。它通过连续的内存单元表示这些值。数组的索引从 0 开始，最高索引为 数组大小 - 1。

例如：

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

这里 numbers 是一个包含 5 个整数的数组，其内存布局如下：

索引	值
0	1
1	2
2	3
3	4
4	5

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2. 数组的声明与初始化

声明数组

数组声明的语法为：

type arrayName[arraySize];

• type：元素类型，如 int、double。
• arraySize：数组大小，必须是正整数。

示例：

double balance[10]; // 一个可以存储 10 个 double 类型数据的数组

初始化数组

数组可以在声明时初始化，方法有两种：

1. 显式初始化：

double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

2. 隐式大小推导：

double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

如果未显式初始化，未赋值的元素将根据数据类型被初始化为默认值，例如：

• int：0
• float：0.0
• char：'\0'

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3. 访问数组元素

可以通过数组名加索引访问数组元素：

int nums[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int value = nums[2]; // value = 30

遍历数组

使用 for 循环：

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", nums[i]);
}

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4. 获取数组长度

使用 sizeof 获取长度

数组总大小可以通过 sizeof(array) 获取，单个元素的大小可以通过 sizeof(array[0]) 获取。数组长度计算公式为：

int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);

示例：

int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
printf("数组长度为: %d\n", length); // 输出 5

使用宏定义简化

#define LENGTH(array) (sizeof(array) / sizeof(array[0]))

调用示例：

int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5};
printf("数组长度为: %d\n", LENGTH(nums));

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5. 数组与指针

在 C 中，数组名可以视为指向其首元素的指针，但两者有本质区别。

数组名与指针的区别

特性	数组名	指针变量
表示内容	首元素地址	存储的地址
是否可修改	不可修改	可修改
用于传参	表示指针	可指向任意变量

例如：

int nums[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = nums; // 数组名 nums 表示首元素地址

使用指针操作数组

可以通过指针遍历数组：

int nums[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = nums;

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", *(ptr + i)); // 指针运算
}

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6. 多维数组

C 支持多维数组，最常见的是二维数组。其声明和初始化方式如下：

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

遍历多维数组

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

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7. 数组作为函数参数

数组可以通过指针形式传递给函数：

void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
}

int main() {
    int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printArray(nums, sizeof(nums) / sizeof(nums[0]));
    return 0;
}

注意：在函数中无法直接通过 sizeof 获取数组长度，因此需额外传递数组大小。

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8. 高级技巧与注意事项

初始化技巧

数组可以通过 {0} 一次性初始化为零：

int nums[10] = {0};

常见陷阱

• 字符串数组与字符串指针的区别：

  char str[] = "Hello";  // 自动追加 '\0'
  char *ptr = "Hello";   // 指向常量字符串

• 数组变量不可赋值：

  int nums1[5], nums2[5];
  nums1 = nums2; // 错误，数组名是常量指针

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9. 示例：统计超过平均值的学生人数

以下代码示例展示了数组的一个实际应用场景：

#include <stdio.h>

int main() {
    int scores[100], n, count = 0;
    double sum = 0;

    printf("输入学生人数: ");
    scanf("%d", &n);

    printf("输入每位学生的成绩:\n");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%d", &scores[i]);
        sum += scores[i];
    }

    double avg = sum / n;

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (scores[i] > avg) {
            count++;
        }
    }

    printf("平均分为: %.2f\n", avg);
    printf("超过平均分的人数: %d\n", count);

    return 0;
}

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总结

数组是 C 语言中的基础而重要的结构。通过掌握数组的声明、初始化、操作以及与指针的关系，您可以更高效地处理多数据存储和计算的需求。希望本文能够帮助您对 C 数组有更深入的理解！

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