C语言简明教程（十二）：数组和指针完整实例详解

接上一节：函数和指针

C语言的数组是个重要的内容，本身并不简单，数组和指针结合可以写的特别复杂，例如int array[3]、int [][3]、int *pt[3]和int (*pt)[3]等，数组指针、指针数组这些要轻松使用都不是一个容易的事情，本文尽力以一个更简单的角度完整描述C语言的数组。

一、数组和指针操作

先来给出数组的简单声明和初始化，声明的简单形式为：

// 数组声明格式：类型名 数组名[数组元素个数]
// 声明并初始化一个整型数组，int型，数组名为array，数组中有6个元素
int array[6] = {23, 52, 63, 30, 12, 19};
for (int i = 0; i < 6; ++i) { // 遍历数组
    printf("%d ", array[i]);
}

这里首先讨论一下，数组和指针的联系，数组实际上是一块连续的内存空间，每块内存空间一个数组元素，每个数组的元素的类型都相同，既然是内存空间，那肯定就有地址，数组名代表数组第一个元素的地址，所以数组名是一个指针，对该指针进行取值操作就可以访问数组元素了，通过将地址递增进行访问，例如*(array + 1)表示数组第二个元素的值。

为什么将指针递增就可以访问数组元素了？当然+1这个操作是编译器实现的，不同类型的数组+1的结果是不同的，以上例子中，一个数组元素占4个字节，array+1表示将array这个地址+4，但是如果是char类型的数组，这时候地址就+1，所以平时我们将地址+1其实看起来就是下一个元素的地址了。

1字节8位一般是计算机存储数据的最基本单位，计算机按每1字节8位编址一次，如下图，假设这是一个char数组，一个元素占1字节，这是它们的地址变化：

指针可以有哪些操作呢？

1、取址、赋值和取值，例如int *pt = &number，int *ppt = pt，*ppt。

2、加减运算，指针自加减一个整数可以访问到指定地址的值，数组相减可以计算相隔的距离，之前提到的ptrdiff_t可以存储这个距离值。

3、指针比较，例如大于、小于或等于等。

既然数组名是一个指针，那么可以使用指针表示一个数组，如上面的数组int array[6]，可以写成int *array，但是不能使用初始化列表初始化，如int *array = {1, 2}是错误的，为什么呢？因为后者是一个指针，当然只能存地址不能存数组了，但这是一般人可能会失误的写法，如果后者想要有数组的效果，那么就要malloc了。

不过这个小节是为了说明指针和数组的关系，指针是可以加减的，以及在数组中指针加减的原理，下面正式介绍数组。

二、数组数据类型

和上一节介绍指针和函数一样，我们先不要去问指针或函数是什么，而是先定义它们是什么数据类型，首先数组也是一种数据类型，数组数据类型和基本类型没什么区别，只是和函数类型和指针类型一样特别，在数组里要特别注意数组指针，以及数组指针和指针数组的区别，下面是数组数据类型的格式和例子：

// 数组类型标准形式：type ()[row][col]
// 数组类型int ()[]
int (arr_01)[10]; // 一维数组类型，变量为arr_01
int (*pt_arr)[3]; // 二维数组指针类型，变量为pt_arr
typedef int (Array)[4]; // 给一维数组类型起别名，别名为Array
typedef int (*Pta)[4]; // 二维数组指针类型别名，别名为Pta

有没有发现数组和上一节讨论的函数类型类似，数组类型主要由元素类型和数组大小组成，数组讲究维数，一维使用一对中括号，多维则使用多对中括号。

认准以上数组类型的书写方式，数组的各种复杂的写法，其实并不是很复杂，因为有了数据类型，其它都和基本数据类型一样的使用方式，只是还是存在一些不同。

三、数组声明

数组的声明有几种不同的情况，主要分为数组变量声明、函数形参声明和数组指针声明，具体声明实例和分析如下：

1、数组变量声明

// 1、数组变量声明：类型 数组名[数组元素]
// 一维数组
int numbers[6];
// 二维数组，5行6列
int values[5][6];
// 二维变长数组
int row = 2;
int col = 5;
int birds[row][col]; // row和col之后不能再更改，即birds数组大小仍然是固定的

数组的声明含义是，例如int array[10]，创建一个拥有10个空间的数组，每个空间的大小为sizeof(int)，数组的首地址为array。指定数组大小可以使用宏定义符号常量，[]方括号内使用整型表达式，对于const变量，C90不允许使用，C99/C11运行使用const变量指定数组大小，用变量方式指定数组大小的数组叫做变长数组，要注意变长数组不能在声明中初始化，并且只能是自动存储类别。 除了常用的一维数组，二维数组也常用到，二维数组的的图像：行列矩阵，以及类似树状图，多维数组依此类推，下面是一个二维数组的树状图像解释：

2、函数形参声明

数组的声明特别是在函数参数中变化多样，其实表示数组的方式就只有两种，数组方式和指针方式，如果看不明白照着上面数组数据类型看就对了，要注意数组类型是很多的，不同的元素类型或者数组大小数组类型是不相同的，数组指针是指向一个数组的指针，它和数组名的使用方式一样。

// 1、一维数组作为函数形参声明的两种方式
void run(int array[]); // 数组方式
void run(int []); // 省去变量名
void run(int *array); // 使用指针方式
void run(int *); // 指针方式省去变量名

// 2、二维数组作为函数形参的声明方式
void print(int array[3][4]); // 数组方式
void print(int [3][4]); // 省去变量名
void print(int **array); // 指针方式
void print(int (*pta)[3][4]); // 数组指针
void print(int **); // 省去变量名
void print(int (*)[3][4]); // 省去变量名

// 3、二维变长数组作为函数形参的声明方式
void show(int array[][4]); // 数组方式
void show(int [][4]); // 省略变量名
void show(int (*pta)[4]); // 指针方式
void show(int (*)[4]); // 省略变量名

// 4、包含数组中的数据使用const修饰
const int vars[3] = {1, 2, 3};
void sleep(const int[]);

四、数组初始化

数组的初始化同样有几种方式，但是较好理解和处理，如下：

// 数组初始化的几种方式
// 1、使用初始化列表，显式指定数组大小
int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
// 2、略去数组大小，让编译器自动计算
int values[] = {1, 2, 3, 4, 5};
// 3、指定初始化
int arrays[8] = {1, 2, [2]=5, [6]=7, [1]=3};
// 4、使用字面量初始化，字面量为{1, 2, 3}
int langs[3] = (int [3]){1, 2, 3};

五、访问数组

上面说到表示一个数组数据类型使用: 类型 [元素个数]，如int [3]；表示一个数组变量使用int a[3]，这是数组表示法，相对应的还有指针表示法。访问数组主要是访问数组中的元素，同样也有数组和指针两种表示方式：

int numbers[] = {1, 3, 5, 7, 9};
// 访问数组元素的两种方式
int start = numbers[3]; // 数组方式访问
int end = *(numbers + 2); // 指针方式访问

// 访问数组元素地址的两种方式
int *pta = numbers + 3;
int *ptb = &numbers[2];

六、数组和指针综合实例

使用数组主要有两种方式：数组方式和指针方式，这里的指针方式指的是数组指针，一维数组int arr[]的数组指针为int *，二维数组的数组指针为int (*pt)[]，要注意int**这样形式的使用，它是双重指针，将一般数组作为int**传递会出错，但是使用malloc则是没问题，下面是数组和指针的完整使用实例：

// 涉及数组的函数设计：参数中需要带有数组的大小
// 1、下面两个函数的形参使用数组方式声明
void print_array(const int array[], int length); // 打印数组
void sort(int [], int, int order); // 数组排序，order=0 ASC, order=1 DESC
// 2、以下函数的形参使用数组指针的方式
void log_warm(char (*)[5], int count);
void log_info(int row, int col, int (*array)[row][col]);
void lon_error(const int (*)[6], int row, int col);

void print_07_03(void){
    int numbers[] = {9, 5, 1, 17, 3, -9, 5, 96};
    int length = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    sort(numbers, length, 0);
    print_array(numbers, length);
    putchar('\n');
    sort(numbers, length, 1);
    print_array(numbers, length);

    putchar('\n');

    char strings[][5] = {"grep", "vim", "find", "more", "man"};
    log_warm(strings, 5);

    int array[][3] = {
            {3, 5, -1},
            {2, 9, 1},
            {7, 3, 6},
            {6, 2, 9}
    };
}

void print_array(const int array[], int length){
    for(int i = 0;i < length;i++){
        printf("%d ", array[i]);
    }
}

void sort(int array[], int length, int order){
    for (int i = 0; i < length; ++i) {
        for (int j = i + 1; j < length; ++j) {
            if(order && array[i] < array[j]){
                int temp = array[i];
                array[i] = array[j];
                array[j] = temp;
            }
            else if(!order && array[i] > array[j]){
                int temp = array[j];
                array[j] = array[i];
                array[i] = temp;
            }
            else{

            }
        }
    }
}

void log_warm(char (*strings)[5], int count){
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        printf("%s ", strings[i]);
    }
}