第三章C语言数组全解析：从一维到二维，从入门到“内存管理大师”

数组是C语言中最基础却最重要的数据结构，它像一排整齐的储物柜，帮你高效管理大量数据。但若使用不当，轻则“下标越界”，重则“内存踩踏”——今天带你彻底搞懂数组，成为内存管理大师！

一、数组的概念

数组是一组相同类型元素的集合：从这个概念里可以从中悟到两个信息：

• 数组中存放的是1个或者多个的数据，但是数组元素个数不能为0。
• 数组中存放的多个数据，类型是相同的。

数组一般分为一维数组和多维数组，多维数组一般比较常见的是二维数组。

二、⼀维数组的创建和初始化：：祖传代码の奥义

数组的创建

一维数组创建的基本语法如下：

type arr_name[常量值];

存放在数组的值被称为数组的元素，数组在创建的时候可以指定数组的⼤⼩和数组的元素类型。

• type 指定的是数组中存放数据的类型，可以是： char、short、int、float 等，也可以⾃定义的类型。

• arr_name 指的是数组名的名字，这个名字根据实际情况，起的有意义就⾏。

• [] 中的常量值是⽤来指定数组的⼤⼩的，这个数组的⼤⼩是根据实际的需求指定就⾏。

举例：

int age[20];	//创建了一个元素种类为int，数组名为age，元素个数为20的一维数组

数组的初始化

在数组在创建的时候，我们需要给定⼀些初始值，这种就称为初始化。
数组的初始化⼀般使⽤⼤括号，将数据放在⼤括号中。

//完全初始化 
int arr[5] = {1,2,3,4,5};
//不完全初始化 
int arr2[6] = {1};//第⼀个元素初始化为1，剩余的元素默认初始化为0 
//错误的初始化 - 初始化项太多，越界访问 
int arr3[3] = {1, 2, 3, 4};
//自动测距：
int arr[] = {4,5,6};//（编译器自己数长度，适合懒狗）

数组的类型

数组也是有类型的，数组算是⼀种⾃定义类型，去掉数组名留下的就是数组的类型。

int arr1[10];
int arr2[12];
char ch[5];

arr1数组的类型是 int [10]
arr2数组的类型是 int [12]
ch数组的类型是 char [5]

三、一维数组的使用：下标の千层套路

学习了⼀维数组的基本语法，⼀维数组可以存放数据，存放数据的⽬的是对数据的操作，那我们如何使⽤⼀维数组呢？

数组下标

C语⾔规定数组是有下标的，下标是从0开始的，假设数组有n个元素，最后⼀个元素的下标是n-1，下标就相当于数组元素的编号

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

• 在C语⾔中数组的访问提供了⼀个操作符 [] ，这个操作符叫：下标引⽤操作符。
  有了下标访问操作符，我们就可以轻松的访问到数组的元素了，⽐如我们访问下标为7的元素，我们就可以使⽤ arr[7] ，想要访问下标是3的元素，就可以使⽤ arr[3] ,如下代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; 
 printf("%d\n", arr[7]);//8
 printf("%d\n", arr[3]);//4
 return 0;
}

数组元素的打印

接下来，如果想要访问整个数组的内容，那怎么办呢？
只要我们产⽣数组所有元素的下标就可以了，那我们使⽤for循环产⽣0~9的下标，接下来使⽤下标访问就⾏了。
如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; 
 int i = 0;
 for(i=0; i<10; i++)
 {
 printf("%d ", arr[i]);
 }
 return 0;
}

数组的输入

明⽩了数组的访问，当然我们也根据需求，⾃⼰给数组输⼊想要的数据，如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; 
 int i = 0;
 for(i=0; i<10; i++)
 {
 scanf("%d", &arr[i]);
 }
 for(i=0; i<10; i++)
 {
 printf("%d ", arr[i]);
 }
 return 0;
}

四、一维数组在内存的存储：地址连续の秘密

有了前⾯的知识，我们其实使⽤数组基本没有什么障碍了，如果我们要深⼊了解数组，我们最好能了解⼀下数组在内存中的存储。

依次打印数组元素的地址：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; 
 int i = 0;
 for(i=0; i<10; i++)
 {
 printf("&arr[%d] = %p\n ", i, &arr[i]);
 }
 return 0;
}

从输出的结果我们分析，数组随着下标的增⻓，地址是由⼩到⼤变化的，并且我们发现每两个相邻的元素之间相差4（因为⼀个整型是4个字节）。所以我们得出结论：数组在内存中是连续存放的。这就为后期我们使⽤指针访问数组奠定了基础（在讲指针的时候我们在再讲，这⾥暂且记住就⾏）。

五、sizeof算数组长度：程序员の数学奇迹

在遍历数组的时候，我们经常想知道数组的元素个数，那C语⾔中有办法使⽤程序计算数组元素个数
吗？
答案是有的，可以使⽤sizeof。
sizeof 中C语⾔是⼀个关键字，是可以计算类型或者变量⼤⼩的，其实 sizeof 也可以计算数组的
⼤⼩。

#include <stido.h>
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 printf("%d\n", sizeof(arr));
 return 0;
}

这⾥输出的结果是40，计算的是数组所占内存空间的总⼤⼩，单位是字节。

我们⼜知道数组中所有元素的类型都是相同的，那只要计算出⼀个元素所占字节的个数，数组的元素
个数就能算出来。这⾥我们选择第⼀个元素算⼤⼩就可以。

• 数组元素大个数= 数组整体大小 / 一个元素的大小

#include<stido.h>
int main()
{
	int arr[10] = {0};
 	int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 	printf("%d\n", sz);
 	return 0;
}

这⾥的结果是：10，表⽰数组有10个元素。

这样以来，以后有需要计算数组元素个数地方就不用写死了。这样结果就能随着数组的变化而变化。

六、二维数组：程序员のExcel表格

二维数组的概念

前⾯学习的数组被称为⼀维数组，数组的元素都是内置类型的，如果我们把⼀维数组做为数组的元素，这时候就是⼆维数组，⼆维数组作为数组元素的数组被称为三维数组，⼆维数组以上的数组统称为多维数组。

⼆维数组的创建

定义二维数组的语法如下：

//type arr_name[常量值1][常量值2]；
int arr[3][5];
double data[2][8];

• 3表⽰数组有3⾏
• 5表⽰每⼀⾏有5个元素
• int表⽰数组的每个元素是整型类型
• arr是数组名，可以根据⾃⼰的需要指定名字

二维数组初始化：装修の艺术

不完全初始化：半吊子装修

int	arr1[2][3] = {1,2};//（第一行[1,2,0],第二行全0，系统保洁再次立功）

按照⾏初始化:按行装修

int arr2[2][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}};//（两行三列，强迫症福音）

完全初始化:乱序装修

int arr3[2][3] = {1,2,3,4,5,6};//（系统自动按行填，适合摆烂）

省略型初始化：留白の霉

• 注意：初始化时可以省略⾏，但是不能省略列！！！

int arr4[][3] = {1,2,3,4,5,6,7};//系统按需来开辟行数，剩余位置位初始化时自动补0

七、二维数组使用：双重循环の搬砖

⼆维数组的下标

⼆维数组访问也是使⽤下标的形式的，⼆维数组是有⾏和列的，只要锁定了⾏和列就能唯⼀锁定数组中的⼀个元素。

C语⾔规定，⼆维数组的⾏是从0开始的，列也是从0开始的

int arr[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};

图中最右侧绿⾊的数字表⽰⾏号，第⼀⾏蓝⾊的数字表⽰列号，都是从0开始的，⽐如：行号2，列号4，快速就能定位出7。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};
 printf("%d\n", arr[2][4]);
 return 0;
}

⼆维数组在内存中的存储：你以为的表格，其实是一维！

像⼀维数组⼀样，我们如果想研究⼆维数组在内存中的存储⽅式，我们也是可以打印出数组所有元素的地址的。代码如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[3][5] = { 0 };
 int i = 0;
 int j = 0;
 for (i = 0; i < 3; i++)
 {
 for (j = 0; j < 5; j++)
 {
 printf("&arr[%d][%d] = %p\n", i, j, &arr[i][j]);
 }
 }
 return 0;
}

从输出的结果来看，每⼀⾏内部的每个元素都是相邻的，地址之间相差4个字节，跨⾏位置处的两个元素（如：arr[0][4]和arr[1][0]）之间也是差4个字节，所以⼆维数组中的每个元素都是连续存放的。

八、C99变长数组：动态の诱惑

• 在C99标准之前，C语⾔在创建数组的时候，数组⼤⼩的指定只能使⽤常量,常量表达式。或者如果我们初始化数据的话，可以省略数组⼤⼩。

int arr1[10];
int arr2[3+5];
int arr3[] = {1,2,3};

这样的语法限制，让我们创建数组就不够灵活，有时候数组⼤了浪费空间，有时候数组⼜⼩了不够⽤的。

C99中给⼀个变⻓数组的新特性，允许我们可以使⽤变量指定数组⼤⼩。

int n = a+b;
int arr[n];

上⾯⽰例中，数组 arr 就是变⻓数组，因为它的⻓度取决于变量 n 的值，编译器没办法事先确定，只有运⾏时才能知道 n 是多少。

变长数组的根本特征是，只有在运行的时候才能知道数组长度的大小，好处就是，在开发过程中，程序员不需要为初始化数组长度而纠结取估计值。程序可以在运行的时候为数组分配精确的长度。所以变长数组的意思并不能顾名思义，变长数组表示数组的大小是可以由变量来设定的，数组的大小一旦确定就不能再变了。

但是遗憾的是在VS2022上，虽然⽀持⼤部分C99的语法，没有⽀持C99中的变⻓数组，没法测试。