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[C/C++基础] 1.数组

概述：

数组是一种数据格式，能够存储多个同类型的值。

一维数组可用来实现线性表的顺序存储、哈希表、堆(堆排序部分)等；

二位数组可用来保存图的邻接矩阵等。

1.1 一维数组的声明与字符数组

1.1.1 一维数组的声明与初始化

1.一维数组的声明

应指出以下三点：

1）存储在每个元素中的值的类型；

2）数组名；

3）数组中的元素数，数组的元素数必须用值大于等于1的常量表达式定义。

需要引起注意的地方：数组定义中类型不能使引用，因为引用是不能赋值的，而数组中元素必须可以被赋值。

如下面的定义就是错误的。

int& a[10]; // 错误的

虽然没有引用数组，但数组可以有引用。

int a[6] = {0, 2, 4, 6, 8, 10}; int (&p)[6] = a;  // p是数组a的引用

注：数组的引用可以用于函数实参传递。此时可确保传递过来的数组长度合乎要求。

2.一维数组的初始化

1）函数体外定义的内置类型数组（即内置类型的全局数组），元素初始化为0；

2）函数体内定义的内置类型数组，元素无初始化（注意，若只初始化部分元素，其后的元素此时也会被初始化为0）；

3）如果不是内置类型，则不管其在哪定义，自动调用其默认构造器函数为其初始化，若该类型无默认构造函数则会报错。

注：当数组的大小未知时，需要动态声明一维数组，声明格式如下：

int* a = new int[n]; //.... delete []a; // 当数组使用完毕，需要释放内存空间

1.1.2 字符数组

字符数组的初始化既可以用字符常量也可以用常量字符串（末尾有空字符）记性初始化：

方式1：char ca1[] = {'C', '+', '+'}; // 末尾没有null字符       char ca1[] = {'C', '+', '+', '/0'}; // 末尾显示添加null字符 方式2：char ca1[] = "C++"; // 末尾自动添加null字符

注：ca1的长度为3，ca2和ca3的长度为4。

const char ch4[5] = "Hello"; // 编译错误 数组长度应为6

另外，C/C++很多字符串处理函数（strcpy，strcat等），传递给这些标准库函数的指针必须是非零值并且是指向以null结束的字符数组的第一个元素。

1.2 二维数组

1.2.1 二位数组的声明与初始化

初始化方式分为两种：

1）按行初始化：

int a[3][4] = {{0, 1, 2, 3},                 {4, 5, 6, 7},                {8, 9, 10, 11}};

2）顺序初始化：

int a[3][4] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11};

注：如果只是初始化部分，则其余的规则按照一维数组的初始化规则。

C++规定，在声明和初始化一个二维数组时，如果对二维数组的所有元素都赋值，则第一维（行数）可以省略，但第二维一定不能省略。

1.2.2 行优先存储和列优先存储

本质上讲，所有数组在内存中都是一维线性的，C/C++中，二维数组按照行优先顺序连续存储，因此按照行优先读取可以顺序读取，速度更快。

注：二维数组a[x][y]转化为一维数组b：a[x][y] = b[x*列数 + y]。

1.2.3 二维数组的动态声明

int **a = new int* [m]; for(int i = 0 ; i < m ; i++)     a[i] = new int[n];

动态声明的数组任意的a[k]都是一个int*类型，即一个地址，所以只能a[i][j]或者*(*(a+i)+j)来访问数组元素。

此外动态声明的数组，使用后需要释放内存。

for(int i = 0 ; i < m ; i++)     delete []a[i]; delete []a;

1.3 数组指针、指针数组、数组名的指针

1.3.1 指针运算---算数运算、关系运算

C/C++规定的合法运算包括：指针与整数的加减、同类型指针间的比较、同类型的两个指针相减。

指针与整数的加减

当一个指针和一个整数进行算数运算的时候，整数在执行加法运算前始终会根据合适的大小进行调整，这个“合适的大小”就是指针所指向类型的大小。

例如：float占据4个字节，在计算float型指针加3的表达式时，这个3将根据float的类型大小（即此例中的4）进行调整为12。

同类型的两个指针相减

减法运算的值是两个指针在内存中的距离（以数组元素长度为单位，不是以字节为单位）。

同类型的两个指针比较

进行<、<=、>、>=运算，前提是它们都指向同一个数组中的元素。根据所使用的操作符，比较表达式的值表示那个指针指向数组更靠前或靠后。

下面的代码用于清楚一个数组中所有的元素：

float values[5]; float *vp; vp = &values[0] ;  while(vp < &values[5]) {   *vp = 0;   *vp++; // 等价于 *vp ++= 0 }

1.3.2 指针数组与数组指针

指针数组：一个数组里面装着指针，即指针数组为一个数组。

例如一个有10个指针的数组，其中每个指针是指向一个整数型，那么此数组的定义为：

int *a[10];

数组指针：一个指向数组的指针，它其实还是指针，只不过它指向整个数组。

例如一个指向有10个整型元素数组的指针定义为：

int (*p)[10]; // 由于[]的优先级高于*，所以必须添加()

注意：二维数组的数组名是一个数组指针，若有：

int a[4][10]; int (*)p[10];  p = a; // a的类型是 int(*)[10]

对应关系如下图：

[C/C++基础] 1.数组

若有如下代码：

int a[10]; int (*p)[10] = &a; // 注意此处是&a，不是a，a的类型是int*，&a的类型是int(*)[10] int *q = a;

对应关系如下图：

[C/C++基础] 1.数组

可见，p与q虽然都指向数组的一个元素，但由于p的类型与q的类型不同，p是指向有10个元素整型数组的指针，*p的大小是40字节，故p+1跳过40字节；而q是指向整型的指针，*q的大小是4字节，故q+1跳过4字节。

1.3.3 指针在数组中的应用

指针和数组密切相关，特别是在表达式中使用数组名时，该名字会自动转换为指向数组首元素（第0元素）的指针。

int ia[] = {0, 2, 4, 6, 8}; int *ip = ia; // 指针ip指向了数组ia的首地址  ip = &ia[4]; // ip指向了ia[4]  ip = ia; // 重新指向ip[0] int *ip2 = ip + 4 // ip2指向ia[4]

注：对于int a[10]，可以有以下几种方式表示a[1]:

&a[0] + 1;  // &a[0]等价于a，为首元素的地址 (int*)&a + 1; // &a为指向数组的指针，与a类型不同(&a类型为int(*)[10])，但指向的单元相同，强制转化为int*,加1跳过一个int大小 (int*)((char*)&a + sizeof(int)) ; // 强制转化为char*，加1跳过char的大小，跳了4次（int的大小）, 再强制转化为int*(指向a[1]的指针类型为int*)