C++ 数组详解

• C++ 支持数组数据结构，它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据，但它往往被认为是一系列相同类型的变量。

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1. 数组初始化

  在 C++ 中要声明一个数组，需要指定元素的类型和元素的数量，如下所示：
  通用格式：typeName arrayName[ arraySize ];

// 如: age 是一个数组，可容纳10个类型为int 元素。
int age[10];

 

• I. 只有在定义数组时才可以使用初始化。
• II. 不能将一个数组赋值给另一个数组。

int cards[4] = {1,2,3,4};	// 正确初始化 1
int age[4];					// 正确初始化 2

age[4] = {1,2,3,4}			// 错误1
age = cards;				// 错误2

• 此外还可以这样初始化：

int cards[100] = {1};				// 正确初始化 3: 第一个元素为1，后续99个元素为int默认类型0
short age[] = {1,2,3,4,5};			// 正确初始化 4: 需要编译器来计算元素个数
double score[3]{1.0, 2.0, 90.0};	// 正确初始化 5: c++11新增

double score[3] = {};				// 所有元素初始化为0
double score[3]{}；					// 所有元素初始化为0

• 重点： 这里说一下数组初始化默认值
• I. 做全局变量时，不使用花括号{}时，元素全部初始化为类型默认值，如 int-0。
• II. 做局部变量时，不使用花括号{}时，元素为类型随机值。
• III. 使用花括号{}时，中数据按顺序初始化至数组内，剩余元素全部初始化为类型默认值，如 int-0。

int num[5];                     // 1. 全局变量，默认int-0

int main() {

    cout << "array num  :"; 
    for (auto& i:num)
        cout << i << ", ";

    int score[5];               // 2. 局部变量，默认类型随机值
    cout << "\narray score:"; 
    for (auto& i:score)
        cout << i << ", ";

    int age[5] = {1,2};
    cout << "\narray age  :";   // 3. 使用花括号‘{}’时
    for (auto& i:age)
        cout << i << ", ";

    cout << endl;
    return 0;
}

array num :0, 0, 0, 0, 0,
array score:2, 0, 4197709, 0, 0,
array age :1, 2, 0, 0, 0,

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2. char 数组

• C-风格的字符串将字符存储与数组中，其性质如下：
• I. 以空字符null-char为结尾，空字符写作\0，其ASCII码值为0，用来标记字符串的结尾。 如：

char name[4] = {'y','u','a','n'};		// 字符数组，这不是字符串
char name[5] = {'y','u','a','n','\0'};	// 字符串

• C++中 使用std::cout<< name; 进行打印，他们会逐个处理字符，直至出现空字符\0为止。
• 打印上述中第一个name， 打印完数组中元素后，将打印数组后的内存，直至打印到空字符\0为止。
• 打印第二个name，将不会出现上述情况。

 

• II. 用引号将字符串括起来，这种字符串被称为字符串常量：

int main() {

    char name[10] = "yuan.";
    cout << name << endl;		// 打印： yuan.

    cout << endl;
    return 0;
}

• 这种形式的将字符串读取到char数组中时，将自动加上空字符\0。剩余元素设置为char-\0。
• 上述name包含10个字符：{'y', 'u', 'a', 'n', '.', '\0', '\0', '\0', '\0', '\0'};

 

• III. 双引号： 字符串常量（双引号）不能与字符常量（单引号）互换。

char temp = 's';			// 这样可以
char temp = "s";			// 这样不行，"s" 表示是两个字符：'s' 和 '\0'组成的字符串

• 更糟糕的是，"s"实际上表示的是字符串所在的内存地址，上述语句将内存地址赋值给char类型，编译器不容许这种不合理的操作。

 

• IV. 拼接字符串常量：
• C++允许拼接字符串字面值，任何由空白、空格、制表符、换行符分隔的字符串都会自动进行拼接成一个。

int main() {

    cout << "name:" "yuan-fufu." << endl;   // 空格
    cout << "age:"  "18." << endl;          // 制表符
    cout << "sex:"
            "boy." << endl;                 // 换行

    cout << endl;
    return 0;
}

name:yuan-fufu.
age:18.
sex:boy.

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3. 指针、动态数组

 
  [1]. 这里讲一下指针：

• I. 指针名表示的是地址
• II. *运算符称为 解引用运算符，将其用到指针，可以得到该地址处的值。
• III. 对变量应用地址运算符&，就可以得到其地址，
• IV. 对于每一个指针变量的初始化，都需要使用一个*

int num = 10;
int* int_ptr = #	// 将int_ptr 的值设置为 num的地址

int* p1,p2; 			// 创建一个指针p1，以及一个int变量p2.

   使用new分配内存:

int* ptr = new int;		// new找到一块能存储int类型的地址，将地址返回，ptr的值 设置为该地址
delete ptr;				// 释放ptr 指向的地址内存， 不会删除ptr 本身
delete ptr;				// 重复释放，对空指针使用delete是安全的

int age = 10;
prt = &age;				// ptr还可以用

  例子代码：

int main() {
    int* p = new int;
    *p = 10;
    cout << *p << endl;		// 打印 10
    delete p;

    int a = 200;
    p = &a;
    cout << a << endl;		// 打印 200

    cout << endl;
    return 0;
}

• 不使用delete并将p指向其他变量，将会发生内存泄露，new和delete匹配使用。

  一般来说，在64位系统下，指针长度为8个字节，32位系统下，指针长度为4个字节；
  
   以下为解释：
   首先，指针变量存储的是地址，而地址是内存单元的编号。所以，一个指针占几个字节，等于是一个地址的内存单元编号有多长。
   在计算机中，CPU不能直接与硬盘进行数据交换，CPU只能直接跟内存进行数据交换。而CPU是通过数据总线、地址总线、控制总线三条线与内存进行数据传输与操作。其中
     1. 地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力；
     2. 控制总线决定了CPU对其他控件的控制能力以及控制方式。
     3. 数据总线的宽度决定了CPU单次数据传输的传送量，也就是数据传输速度；
  
   我们平时所说的计算机是64位、32位、16位，指的是计算机CPU中通用寄存器一次性处理、传输、暂时存储的信息的最大长度。即CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数。
   假如，某计算机的地址总线是32位，那么每次寻址的空间为0x0000 0000 0000 0000 ~ 2^32-1，那么CPU的最大内存为2^32Byte = 4294967296 Byte = 4GB。也就是说32位地址线的寻址空间(电脑内存)封顶即为4GB。
   所以32位操作系统中， sizeof(double *)==sizeof(int *)==sizeof(char *)==32/8 == 4 Byte
 
   32位中: 1位=1bit=1比特，表示一个二进制0或1。
   1字节(Byte) = 8比特(bit)。

 
  [2]. 动态数组：

• 通用格式：type_name* ptr_name = new type_name[element_size];
• 创建包含10个int元素的数组：

int* ptr = new int[10];		// new 分配内存
delete [] ptr;				// delete [] 释放整个数组，而不是仅指针指向的元素 

• ptr指向数组第一个元素，因此把指针当做数组名用就可以。
• 多数情况下，C++把数组名解释为数组第一个元素的地址。

   测试代码：

int main() {

    int arr[3] = {1,2,3};
    int *ptr = arr;

    cout << ptr << endl;
    cout << arr << endl;
    cout << &arr[0] << endl;
    

    cout << *(ptr+1) << endl;
    cout << ptr[1] << endl;
    
    cout << arr[1]   << endl;
    cout << *(arr+1) << endl;

    cout << endl;
    return 0;
}

0x7ffe779a3890
0x7ffe779a3890
0x7ffe779a3890
2
2
2
2

• 总结:
• <1>. 数组名、指针、数组第一个元素 的打印相同， 均表示数组第一个元素的地址。
• <2>. C++编译器会将arr[1]看作*(arr+1)，因此*(arr+1)与arr[1]等价：

arr_name[i] 与 *(arr_name+i) 可相互转换。

• <3>. ptr存储数组第一个元素的地址，为int类型指针，因此ptr+1表示arr[1]的地址，同上，*(ptr+1)也可用prt[1]表示：

ptr_name[i] 与 *(ptr_name+i) 可相互转换

 

• 多数情况下，可以使用相同的方式使用 数组名 和 指针名，二者区别在于：
• <1>. 可以修改指针指向的地址，数组名是常量
• <2>. sizeof(指针名)为指针长度，sizeof(数组名)为数组长度。