前端学习C语言 - 数组和字节序
2023/6/16 18:22:39
本文主要是介绍前端学习C语言 - 数组和字节序,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
数组
本篇主要介绍:一维二维数组
、字符数组
、数组名和初始化注意点
以及字节序
。
一维数组
初始化
有以下几种方式对数组初始化:
// 定义一个有5个元素的数组,未初始化 int a[5]; // 定义一个有5个元素的数组,将第一个初始化0,后面几个元素默认初始化为0 int a[5] = {0}; // 定义一个有5个元素的数组,5个元素都初始化为:2,3,4,5,6 int a[5] = {2, 3, 4, 5, 6}; // 【推荐】 // 和上一种在功能上是相同的。编译器会根据初始化列表中的元素个数(5个)自动确定数组a的大小为5 int a[] = {2,3,4,5,6};
Tip:以上写法创建的数组都是不可变大小的
。
练习1
题目
:int a[5] = {1}
,请问 a 的每个值是多少?
#include <stdio.h> int main() { // 将第一个初始化1,后面几个元素默认初始化为0 int a[5] = {1}; int i; for (i = 0; i < 5; i++) { printf("%d ", a[i]); } return 0; }
输出:1 0 0 0 0
。
在C和C++中,当我们创建数组时,如果没有为数组的所有元素提供初始值,那么剩下未被初始化指定初始值的元素会被默认初始化。对于基本数据类型(如int、float、double等),默认情况下,未初始化的元素将被设置为0
练习2
题目
:如果不对 a[5]
进行初始化,将输出什么?
#include <stdio.h> int main() { - int a[5] = {1}; + int a[5]; int i; for (i = 0; i < 5; i++) { printf("%d\n", a[i]); } return 0; }
输出随机数:
开始运行... 4198784 0 4198464 0 -2014700240 运行结束。
练习3
题目
:如果将int a[5];
提到全局作用于中,输出什么?
#include <stdio.h> int a[5]; int main() { int i; for(i = 0; i < 5; i++){ printf("%d ", a[i]); } return 0; }
输出: 0 0 0 0 0
练习4
题目
:这段代码有什么错误?
#include <stdio.h> int main() { int i = 10; int a[i] = {0}; return 0; }
运行:
开始运行... # 不允许初始化可变大小的对象。即 i 是可变的。 /workspace/CProject-test/main.c:5:11: error: variable-sized object may not be initialized int a[i] = {0}; ^ 1 error generated. 运行结束。
结论
:数组长度不能是变量。
如果换成 #define 常量
还有问题吗?
#include <stdio.h> #define i 10 int main() { // int i = 10; int a[i] = {0}; return 0; }
如果换成 #define 常量
就正常,前面我们知道 #define 是文本替换
。
数组名
题目
:定义一个数组a,请问 a
、&a[0]
、&a
的含义是什么?
#include <stdio.h> int main() { int a[5] ={1}; printf("%p\n", a); printf("%p\n", &a[0]); printf("%p\n", &a); printf("-----\n"); printf("%p\n", a + 1); printf("%p\n", &a[0] + 1); printf("%p\n", &a + 1); return 0; }
运行:
开始运行... 0x7ffdfb131f00 0x7ffdfb131f00 0x7ffdfb131f00 ----- 0x7ffdfb131f04 0x7ffdfb131f04 0x7ffdfb131f14 运行结束。
Tip: printf 中的 %p 打印的就是内存地址
。内存地址通常以十六进制
形式表示。
上半部分都是输出的都是 0x7ffdfb131f00
。
但下半部分加1后,结果明显不同。其中:
-
0x7ffdfb131f04 - 0x7ffdfb131f00 = 0x4
,转为十进制是4,一个 int 就是4个字节 -
0x7ffdfb131f14 - 0x7ffdfb131f00 = 0x14
,转为十进制数是20,刚好是数组 a 的字节数(5*4)
结论:
-
a
- 数组名。表示首元素的地址,加 1 是加一个元素(比如这里4个字节) -
&a[0]
- 表示首元素地址,加 1 是加一个元素(比如这里4个字节) -
&a
- 表示整个数组。加1相当于跨越了整个数组
冒泡排序
之前我们写过冒泡排序的例子,我们将该示例用 C 语言重写如下(函数部分后文会讲):
#include <stdio.h> void bubbleSort(int arr[], int n) { // 比较轮数,每轮都会将一个值冒泡到正确的位置 for (int i = 0; i < n; i++) { // 第i轮冒泡 for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) { // 第i轮冒泡需要比较n-i-1次 // 出界则为 false,不会交换 if (arr[j] > arr[j + 1]) { int temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; } } } } int main() { int arr[] = {4, 3, 2, 1}; // 计算数组长度。sizeof(arr) - 返回数据类型或变量所占内存大小(字节);arr[0] - 一个元素的字节数。 int length = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubbleSort(arr, length); // 输出 for (int i = 0; i < length; i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; } // Output: 1 2 3 4
字节序
字节序(Byte Order)是指在存储和表示多字节数据时,字节的顺序
排列方式。
思考这样一个问题
int a[5]
有5个元素,每个元素4个字节,在内存中是一块连续的空间。表示如下:
索引 | a[0] | a[1] | a[2] | a[3] | a[4] |
---|---|---|---|---|---|
地址 | 0x100 | 0x104 | 0x108 | 0x10C | 0x110 |
我们可以将a[0]
称作低地址
,a[4]
称作高地址
。a数组中每个元素的四个字节,最左侧字节称作低地址
,最右侧字节称作高地址
。就像这样:
低地址 | 高地址 | ||
---|---|---|---|
________ | ________ | ________ | ________ |
数组 a 中每个元素中是一个整数,比如 a[0] = 1
,在内存中是4个字节,共32位,其二进制表示为:00000000 00000000 00000000 00000001
。最左侧是高字节
,最右侧是低字节
,就像这样:
高字节 | 低字节 | ||
---|---|---|---|
00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000001 |
请问 1 的高字节(00000000)放在低地址还是高地址?
大端序和小端序
不同的计算机架构和处理器采用不同的字节序(Byte Order)。常见的字节序有两种:
-
大端序
(Big Endian),低字节对应高地址,高字节对应低地址。1 对应00000000 00000000 00000000 00000001
-
小端序
(Little Endian),低字节对应低地址,高字节对应高地址。1 对应00000001 00000000 00000000 00000000
低地址 | 高地址 | |||
---|---|---|---|---|
大端序 | 00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000001 |
小端序 | 00000001 | 00000000 | 00000000 | 00000000 |
Tip: 不同字节序的选择涉及到如何组织和解释二进制数据。字节序的重要性体现在跨平台数据交互和网络通信上。如果两个设备使用不同的字节序,就需要进行适当的数据转换才能正确解读和处理数据
二维数组
可以理解成一维数组中每个元素又是一个一维数组。例如 a[3][4]
就像这样:
0 | 1 | 2 | 3 | |
---|---|---|---|---|
0 行 | ||||
1 行 | ||||
2 行 |
a[0]
、a[1]
、a[2]
,每一行就是一个一维数组。
初始化
有多种方式进行二维数组的初始化,效果也不尽相同。请看示例:
-
int a[3][4];
未初始化,数组 a 中都是随机值。请看示例:
#include <stdio.h> int main() { int a[3][4]; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 4; j++) { printf("%d ", a[i][j]); } printf("\n"); } return 0; }
输出:
开始运行... -1833069321 32764 4198917 0 0 0 0 0 4198848 0 4198464 0 运行结束。
- 部分初始化。示例如下:
// 输出:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}}; // 输出:1 0 0 0 5 6 0 0 0 0 0 0 int a[3][4] = {{1}, {5, 6}};
- 全部初始化。示例如下:
// 输出:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}}; // 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 // 此种写法不能保证所有编译器 int a[3][4] = {}
- 行数可以省略。以下两行代码等效:
int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}}; // 省略行。类似一维数组中省略元素个数。 int a[][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}};
数组名
题目
:定义一个二维数组a,请问 &a[0][0]
、a
、&a[0]
、&a
的含义是什么?
#include <stdio.h> int main() { int a[3][4]; printf("%p\n", &a[0][0]); printf("%p\n", a); printf("%p\n", a[0]); printf("%p\n", &a); printf("-----\n"); printf("%p\n", &a[0][0] + 1); printf("%p\n", a + 1); printf("%p\n", a[0] + 1); printf("%p\n", &a + 1); return 0; }
输出:
开始运行... 0x7fffadc7d310 0x7fffadc7d310 0x7fffadc7d310 0x7fffadc7d310 ----- 0x7fffadc7d314 0x7fffadc7d320 0x7fffadc7d314 0x7fffadc7d340 运行结束。
上半部分都是输出的都是 0x7fffadc7d310
。
下半部分每个加1,差异就显现出来。
0x7fffadc7d314 - 0x7fffadc7d310 = 0x4,转为十进制是4个字节 &a[0][0] + 1 0x7fffadc7d320 - 0x7fffadc7d310 = 0x10,转为十进制是16个字节,每个元素是4个字节,也就是4(16/4)个元素,表示一行 a + 1 0x7fffadc7d314 - 0x7fffadc7d310 = 0x4,转为十进制是4个字节 a[0] + 1 0x7fffadc7d340 - 0x7fffadc7d310 = 0x30,转为十进制是48个字节,每个元素是4个字节,也就是 12(48/4)个元素,表示整个数组 &a + 1
结论:
-
&a[0][0]
- 首行首元素地址,加 1 是加一个元素(比如这里4个字节) -
a
- 地址名,表示首行地址,加 1 就是加一行 -
a[0]
- 首行首元素地址,加 1 是加一个元素(比如这里4个字节) -
&a
- 表示整个数组。加1相当于跨越了一个数组
练习
题目
:数组 a[3][4]
,哪个不能表示a[1][1]
的地址?
A、a[1] + 1 B、&a[1][1] C、(*(a + 1)) + 1 D、a + 5
答案:D。
分析:根据上文学习,我们知道 A和B能表示,其中D是加5行,肯定错。C由于没学指针,暂时不管。
字符数组
在 C 语言中,字符串可以用字符数组来表示,即用一个数组来保存一串字符,每个字符用一个字节来存储,末尾有一个特殊的空字符 '\0' 来表示字符串的结束。
#include <stdio.h> int main() { char str[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}; printf("%s", str); return 0; }
在字符数组的初始化末尾一定要添加空字符 '\0'(笔者使用的在线编辑器没报错),否则在使用字符串函数处理字符串时,可能会出现意外的错误。也可以将上面的代码简化为以下形式:
char str[] = "hello";
这样就可以不用手动添加空字符了,编译器会自动为字符串添加结尾的空字符。
练习
题目
:在输入的字符串中,在指定位置插入指定字符
实现:
#include <stdio.h> // string.h 是 C 语言中的头文件,用于提供一些字符串处理操作的函数和宏定义 #include <string.h> void insertChar(char str[], int pos, char ch) { // 获取字符串的长度 int len = strlen(str); // 检查插入位置是否有效 if (pos < 0 || pos > len) return; // 将指定位置后的字符往后移动一位 for (int i = len; i >= pos; i--) { str[i + 1] = str[i]; } // 在指定位置插入字符 str[pos] = ch; } int main() { char str[100]; int pos; char ch; printf("请输入字符串。例如 hello world:\n"); scanf("%[^\n]", str); printf("请输入要插入的位置:"); scanf("%d", &pos); printf("请输入要插入的字符:"); scanf(" %c", &ch); insertChar(str, pos, ch); printf("\n修改后的字符串:%s\n", str); return 0; }
运行:
开始运行... 请输入字符串。例如 hello world: a-b-c d e-f-g 请输入要插入的位置:4 请输入要插入的字符:x 修改后的字符串:a-b-xc d e-f-g 运行结束。
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