C语言学习五、一维数组与字符数组

5.1一维数组

5.1.1数组的定义

数组特点：

具有相同的数据类型
使用过程中需要保存原始数据

C语言为了方便操作这些数据，提供了一种构造数据类型——数组，数组是指一组具有相同数据类型的数据的有序集合。

一维数组的定义格式为

数据类型数组名[常量表达式];

例如：

int a[10]; //定义一个整型数组，数组名为a，长度为10个元素

声明数组时要遵循以下规则：

数组名的命名规则和变量名的规则相同，即遵循标识符命名规则。
在定义数组时，需要指定数组中元素的个数，方括号[ ]中的常量表达式用来表示元素的个数，即数组长度。
常量表达式中可以包含常量和符号常量，但不能包含变量，也就是说，C语言不允许对数组的大小做动态定义，即数组的大小不依赖于程序运行过程中变量的值。

以下是错误的声明示例（最新的C标准支持，但最好不要这么写）：

int n;

scanf("%d",&n); //在程序中临时输入数组的大小

int a[n];

数组声明的其他常见错误如下：

float a[0]; //数组大小为0没有意义

int b(2)(3); //不能使用圆括号

int k = 3,a[k]; //不能用变量说明数组大小

5.2一维数组在内存中的存储

一维数组初始化方法：

（1）在定义数组时对数组元素赋初值，例如：

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

不能写成

int a[10];

a[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

（2）可以只给一部分元素赋值，例如：只给前5个元素赋初值，后5个元素值为0

int a =[10] = {0,1,2,3,4};

（3）如果要使一个数组中全部元素的值为0，可以写成：

int a =[10] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};

int a[10] = {0}; //更推荐这种写法

（4）在对全部数组元素赋初值时，由于数据的个数已经确定，因此可以不指定数组的长度（编译器具有自动计算有几个元素的功能）。（考研初试不建议使用，因为改卷老师需要手动数有几个数）

int a[]={1,2,3,4,5};

5.3数组的访问越界

5.3.1访问越界例子

【访问越界演示】

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; //定义数组
    int j = 20;
    int i = 10;
    arr[5] = 6; //访问越界
    arr[6] = 7;
    printf("i=%d\n", i); //i=7 i并没有赋值，但是值却变化了
    return 0;
}

【运行结果】

5.3.2查看内存视图

在内存视图依次输入&arr，&j，&i 来查看整型数组arr，整型变量j，整型变量i的地址。

5.3.3总结

访问越界是很危险的，C语言并没有对访问越界进行检查。
CLion当中的地址都是8字节64位的，考研当中给的大多数为4个字节，即Windows32位控制台应用程序为0x00 00 00 00 到 0xFF FF FF FF，总计为2的32次方，大小为4G。
数组注意点：编译器并不检查程序对数组下标的引用是否在数组的合法范围内：

好处：不用浪费时间对有些已知正确的数组下标进行检查

坏处：无法检测出无效的下标引用

一个良好的经验法则：

如果下标值是通过那些已知正确的值计算得来则无需检查
如果下标值是由用户输入产生，那么使用它们之前必须进行检查，以确保在有效范围内

5.4数组的传递

【数组传递反例】

#include <stdio.h>

//一维数组传递
//子函数是把一个常用的功能封装起来
//数组名传递到子函数后弱化成指针(8字节)，子函数的形参接收到的是数组的起始地址，因此不能把数组的长度传递给子函数
void print(int a[]) {
    //数组传递不需要写数字，因为数组长度传递不过来
    int i;
    for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++) {
        //sizeof(a)/sizeof(int)
        //数组整个的长度/int的长度 即20个字节/int 4个字节 = 5
        printf("%d\n", a[i]);
    }
}

//main函数就是主函数
int main() {
    int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    print(a); //调用子函数
    return 0;
}

【运行效果】

【单步调试】

【正确的数组传递例子】

#include <stdio.h>

//一维数组传递
//子函数是把一个常用的功能封装起来
//数组名传递到子函数后弱化成指针(8字节)，子函数的形参接收到的是数组的起始地址，因此不能把数组的长度传递给子函数
void print(int b[], int length) { //多定义一个变量length作为数组的长度
    //数组传递不需要写数字，因为数组长度传递不过来
    int i;
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        printf("%3d", b[i]);
    }
    printf("\n");//换行
    b[4] = 10;
}

//main函数就是主函数
int main() {
    int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    print(a, 5); //调用子函数 
    printf("b[4]=%d\n",a[4]); //发现b[4]值发生改变
    return 0;
}

【运行效果】

总结：

在调用函数时，一维数组的长度传递不过去，所以通过length来传递数组中的元素个数。
实际数组名中存储的数组的首地址，在调用函数传递时，是将数组的首地址赋给了变量b。
在b[ ]的方括号中填写任何数字是没有意义的，因为不能将数组长度传递给子函数。
此时在print函数内修改元素b[4]=10可以看到数组b的起始地址和main函数中数组a的起始地址相同，即二者在内存中位于同一位置，当函数执行结束时数组a中元素a[4]就得到了修改。

5.5字符数组与scanf读取字符串

5.5.1字符数组初始化及传递

字符数组的定义方法与前面的5.5.1一维数组类似，例如：

char c[10]; //定义一个长度为10的字符数组c

字符数组的初始化方式

（1）对每个字符单独赋值进行初始化

c[0] = '1';c[1] = ' ';c[2] = 'a'; c[3] = 'm';c[4] = ' ';c[5] = 'h';c[6] = 'a'; //初始化速度慢

（2）对整个数组进行初始化

char c[10] = {'1','a','m','h','a','p','y'}; //初始化速度慢

（3）常用初始化形式：会自动将字符串里的每个字符都放入数组c里面

char c[10] = "Iamhappy"; //编写速度更快

char a[6] = "hello";

【内存视图】

注意：

C语言规定字符串的结束标志是 '\0' ，而系统会对字符串常量自动加一个 '\0' 。
为保证出力方法一致，一般人会人为在字符数组中添加 '\0' ，所以字符数组中存储的字符串长度必须比字符数组少1个字节，例如char c[10]最长存储9个字符，剩余的一个字符用来存储 '\0'

【字符数组初始化及传递的正确例子】

#include <stdio.h>

int main() {
    char c[10] = "Iamhappy";
    printf("%s\n", c);//使用%s来输出一个字符串，直接吧字符数组名放在printf后面
    //%s内部其实也有一个循环，能将字符数组输出
    return 0;
}

【运行效果】

【字符数组初始化及传递的错误例子】
#include <stdio.h>

int main() {
    //若字符串长度超过字符数组长度则会输出乱码
    char c[5] = "hello";
    //正确写法是 char c[6] = "hello";
    //输出字符串乱码时，要去查看字符数组中是否存储了结束符'\0'
    printf("%s\n", c);//使用%s来输出一个字符串，直接吧字符数组名放在printf后面
    return 0;
}
【运行效果】

【内存视图查看】

【总结】

若字符串长度超过字符数组的长度则会输出乱码
输出字符串乱码时，要去查看字符数组中是否存储了结束符'\0'

【自定义函数print模拟printf("%s\n",c);操作】

#include <stdio.h>

//定义一个print函数模拟printf("%s\n", c);操作
void print(char d[]) {
    int i = 0;
    while (d[i]) { //当走到结束符'\0'，时循环结束
        printf("%c", d[i]);
        i++;
    }
    printf("\n"); //换行
    d[0] = 'H';//也可以修改字符数组中某一元素的值
}

int main() {
    //若字符串长度超过字符数组长度则会输出乱码
    char c[6] = "hello";
    char d[5] = "how";
    printf("%s\n", c);//使用%s来输出一个字符串，直接吧字符数组名放在printf后面
    print(d); //调用函数print
    printf("%c\n", d[0]); //d[0]的值已经修改
    return 0;
}

【运行效果】

5.5.2scanf读取字符串

scanf读取字符串时用%s

【scanf读取字符串例子】

#include <stdio.h>

int main() {
    char c[10];
    scanf("%s", c);
    //字符数组名c中存储了数组的起始地址，因此这里不用写取地址&c
    //使用scanf读取字符操作时，会自动往数组中填充一个结束符'\0'
    printf("%s\n", c);
    return 0;
}

【运行效果】

【若数组中已提前填充数据】

#include <stdio.h>

int main() {
    char c[10] = {"1234567"}; //若是提前在c中填充一些数据
    scanf("%s", c);
    //字符数组名c中存储了数组的起始地址，因此这里不用写取地址&c
    //使用scanf读取字符操作时，会自动往数组中填充一个结束符'\0'
    printf("%s\n", c);
    return 0;
}

【运行效果】

【单步调试内存视图：scanf语句运行前】

【单步调试内存视图：scanf语句运行后】

【sacnf读取字符串中带有空格】

【若需要读取空格如何操作】

定义两个字符数组，用scanf同时读取两个字符串

#include <stdio.h>

int main() {
    char c[10];
    char d[10];
    scanf("%s%s", c, d);
    //字符数组名c中存储了数组的起始地址，因此这里不用写取地址&c
    //使用scanf读取字符操作时，会自动往数组中填充一个结束符'\0'
    //scanf使用%s会自动忽略空格和回车（与%d和%f类似）
    printf("c=%s,d=%s\n", c, d);
    return 0;
}

【运行效果】