1. 數(shù)組簡(jiǎn)介

    數(shù)組（Array）由一系列同種數(shù)據(jù)類型的元素組成。編譯器可以從數(shù)組聲明中知道數(shù)組中元素的數(shù)目，以及這些元素的數(shù)據(jù)類型。例如：

       double dbl[20];        /* 包含 20 個(gè) double 類型元素的數(shù)組 */
       int      c[12];        /* 包含 12 個(gè) int 型元素的數(shù)組      */
       char    ch[40];        /* 包含 40 個(gè) char 型元素的數(shù)組     */

方括號(hào) [] 表明它們是數(shù)組，[] 里的數(shù)字表明數(shù)組包含的元素?cái)?shù)目。

    數(shù)組中的元素是相鄰的，初始化之前，元素的值可能是隨機(jī)的。下圖形象地表現(xiàn)了這種相鄰關(guān)系。

使用數(shù)組名和下標(biāo)（subscript number 或 index）就可以訪問(wèn)特定的元素。下標(biāo)始于 0，止于 n - 1。例如：c[0] 是數(shù)組 c 的第一個(gè)元素，而 c[11] 是它的最后一個(gè)元素，也就是第 12 個(gè)元素。

2. 初始化

        int c[12] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 };

如上所示，我們使用大括號(hào)中一系列逗號(hào)分隔的值來(lái)初始化數(shù)組。我們把這個(gè)稱之為初始化列表。大括號(hào)是必須的！逗號(hào)和值之間的空格可有可無(wú)。初始化后，數(shù)組 c 的第一個(gè)元素 c[0] 的值為 0，以此類推。

    下面的小程序輸出數(shù)組 iarr 中所有元素的值。

        #include <stdio.h>

        int main(void)
        {
            int iarr[4] = { 0, 1, 2, 3 };
            int i = 2;

            printf("%d\n", iarr[0]);    /* 輸出 0 */
            printf("%d\n", iarr[1]);    /* 輸出 1 */
            printf("%d\n", iarr[i]);    /* 輸出 2 */
            printf("%d\n", iarr[1+2]);  /* 輸出 3 */

            return 0;
        }

如上所示，訪問(wèn)數(shù)組元素時(shí)，[] 里的可以是常量，可以是變量，也可以是表達(dá)式。[] 里還可以是返回值為整型的函數(shù)調(diào)用?？傊?，只要 [] 里的值是整數(shù)類型都可以。

    注意，上面的程序，如果把 int iarr[4] = { 0, 1, 2, 3 }; 改成 int iarr[4];（即沒(méi)有初始化），則它里面的元素的值是隨機(jī)的，也就是本來(lái)就存在于那段內(nèi)存空間的值。如果改成 int iarr[4]; 后再把它放在 int main(void) 之前，則它里面的元素的值都是 0。具體原因我在后續(xù)的教程會(huì)說(shuō)明。

    如果初始化列表中的值的個(gè)數(shù)少于數(shù)組元素個(gè)數(shù)，則余下的元素都會(huì)被初始化為 0。例如：

        int iarr[4] = { 0, 1 };

iarr[0] 和 iarr[1] 分別為 0 和 1；iarr[2] 和 iarr[3] 都被初始化為 0。注意，初始化列表中的值的個(gè)數(shù)可以少于數(shù)組元素個(gè)數(shù)，但是超過(guò)數(shù)組元素個(gè)數(shù)卻是不對(duì)的！

    初始化數(shù)組時(shí)，[] 里可以留空。例如：

        int iarr[] = { 1, 2, 3 };

編譯器會(huì)算出初始化列表中的值的個(gè)數(shù)，然后構(gòu)造包含那么多個(gè)元素的數(shù)組。如上例，編譯器會(huì)算出列表中一共有 3 個(gè)值，然后把 iarr 構(gòu)造成包含 3 個(gè)元素的數(shù)組。例如：

        #include <stdio.h>

        int main(void)
        {
            int iarr[] = { 1, 2, 3 };

            printf("%d\n", iarr[0]);    /* 輸出 1 */
            printf("%d\n", iarr[1]);    /* 輸出 2 */
            printf("%d\n", iarr[2]);    /* 輸出 3 */

            return 0;
        }

我們可以用以下表達(dá)式算出 iarr 中元素的個(gè)數(shù)：

        sizeof iarr / sizeof iarr[0]

其中，sizeof iarr 算出數(shù)組 iarr 占用的內(nèi)存大小，sizeof iarr[0] 算出 iarr[0] 占用的內(nèi)存大小（也就是數(shù)組 iarr 中每個(gè)元素占用的內(nèi)存大?。?，它們相除就得出 iarr 的元素個(gè)數(shù)。sizeof 是一個(gè)運(yùn)算符，具體用法我以后會(huì)說(shuō)。

1. 指派初始值（Designated Initializers）

    指派初始值這個(gè)特性是 C99 增加的，它允許我們直接初始化數(shù)組中特定的元素。C99 以前，如果我們要初始化數(shù)組中的某個(gè)元素，如第三個(gè)元素，必須同時(shí)初始化它之前的元素。例如：

        int iarr[10] = { 0, 0, 300 };

而 C99 中，我們可以這樣初始化特定的元素：

        int iarr[10] = { [2] = 300 };  /* 指派初始化 iarr[2] 為 300 */

其余的元素都會(huì)被初始化為 0 。下面我們來(lái)看一個(gè)小程序。

        #include <stdio.h>

        int main(void)
        {
            int iarr[5] = { 6, 3, [3] = 1, 5, [1] = 8};

            printf("%d\n", iarr[0]);
            printf("%d\n", iarr[1]);
            printf("%d\n", iarr[2]);
            printf("%d\n", iarr[3]);
            printf("%d\n", iarr[4]);

            return 0;
        }

輸出為：

        6
        8
        0
        1
        5

從中可以看出兩點(diǎn)：

    A. 如果指派初始值后面還有值，則后面的值會(huì)被用于初始化后續(xù)的元素。上例中，
       iarr[3] 被初始化為 1 ，它后續(xù)的元素 iarr[4] 被初始化為 5。

    B. 如果初始化列表中多次出現(xiàn)對(duì)某元素的初始化，則以最后一次為準(zhǔn)。上例中，
       iarr[1] 先被初始化為 3，然后被 [1] = 8 指派初始化為 8。

2. 給數(shù)組元素賦值

    我們可以利用下標(biāo)給特定的元素賦值。例如：

        int iarr[5];
        iarr[0] = 100;  /* 賦值給第一個(gè)元素 */
        iarr[4] = 120;  /* 賦值給第五個(gè)元素 */
        iarr[2] = 180;  /* 賦值給第三個(gè)元素 */

C 不允許直接使用數(shù)組對(duì)別的數(shù)組進(jìn)行賦值，也不允許使用初始化列表對(duì)數(shù)組進(jìn)行賦值。例如：

        int iarr_1[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };   /* 正確 */
        int iarr_2[5];

        iarr_2 = iarr_1;                     /* 錯(cuò)誤！ */
        iarr_2[5] = { 3, 4, 5, 6, 7 };       /* 錯(cuò)誤！ */
        iarr_2[5] = iarr_1[5];               /* 越界！ */

最后一個(gè)語(yǔ)句發(fā)生了越界！因?yàn)檫@兩個(gè)數(shù)組都只有 5 個(gè)元素，而使用下標(biāo) 5 訪問(wèn)的是第六個(gè)元素！

3. 數(shù)組界限（array bounds）

    使用下標(biāo)時(shí)，我們必須確保下標(biāo)沒(méi)有越界。例如：

        int iarr[46];

這個(gè)數(shù)組的下標(biāo)范圍是 0 到 45，確保下標(biāo)沒(méi)有超出這個(gè)范圍是我們的責(zé)任，因?yàn)榫幾g器不會(huì)對(duì)下標(biāo)越界進(jìn)行檢測(cè)！

    C 標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義下標(biāo)越界的后果，也就是說(shuō)，當(dāng)我們寫的程序中出現(xiàn)下標(biāo)越界的問(wèn)題，程序可能正常工作，也可能異常退出，還有可能出現(xiàn)其它奇怪的情況。

        #include <stdio.h>

        int main(void)
        {
            int var_1 = 20;
            int arr[5];
            int var_2 = 40;

            printf("var_1: %d, var_2: %d\n", var_1, var_2);

            arr[-1] = -1;
            arr[5]  =  5;

            printf("%d  %d\n", arr[-1], arr[5]);
            printf("var_1: %d, var_2: %d\n", var_1, var_2);

            return 0;
        }

上述程序使用 Dev-C++ 4.9.9.2 編譯運(yùn)行的輸出為：

        var_1: 20, var_2: 40
        -1  5
        var_1: 20, var_2: -1

可見(jiàn)，下標(biāo)越界可能改變其它變量的值。這是因?yàn)?gcc（dev-c++ 使用的 C 編譯器）把 var_2 保存于數(shù)組 arr 之前的內(nèi)存空間，所以對(duì) arr[-1] 賦值正好改變了 var_2 的值。不同的編譯器編譯運(yùn)行該程序可能會(huì)有不同的輸出，也可能會(huì)異常退出。

    C 語(yǔ)言的哲學(xué)是信任程序員，而且不檢測(cè)越界程序運(yùn)行更快。程序編譯時(shí)有些下標(biāo)的值仍然是不可知的，所以如果要檢測(cè)下標(biāo)越界的話，編譯器必須在生成的目標(biāo)代碼中加入額外的代碼用于程序運(yùn)行時(shí)檢測(cè)下標(biāo)是否越界，這就會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行速度下降。故而，為了運(yùn)行效率，C 不檢測(cè)下標(biāo)是否越界。

4. 指定數(shù)組元素?cái)?shù)目

    C99 之前，聲明數(shù)組時(shí)，[] 中的值必須是大于零的整數(shù)常量。C99 中，聲明數(shù)組時(shí)，[] 中可以是變量。這就是所謂的變長(zhǎng)數(shù)組（variable-length array，簡(jiǎn)稱 VLA）。聲明 VLA 時(shí)，不能對(duì)其進(jìn)行初始化。在后續(xù)的教程中，我會(huì)對(duì) VLA 進(jìn)行詳細(xì)講解。

        int n = 99;
        double dbl_1[4];          /* 正確 */
        double dbl_2[8/2 + 4];    /* 正確 */
        int    iar_1[-5];         /* 錯(cuò)！[] 中的值必須大于 0 */
        int    iar_2[0];          /* 錯(cuò)！[] 中的值必須大于 0 */
        int    iar_3[9.2];        /* 錯(cuò)！[] 中的值必須是整數(shù)類型 */
        char   ch[n];             /* C99 之前不支持！ */