C++数组（数组定义方式、数组名作用、数组地址）

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1 数组概述

数组是一个集合，用于存放相同类型的数据元素。

特点1：数组中的每个数据元素具有相同的数据类型。
特点2：数组占用一段连续的内存空间。

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2 一维数组

2.1 一维数组定义方式

注1：数组名的命名规范与变量名命名一致，且数组名不能与变量重名。
注2：数组的下标/索引从0开始。

一维数组定义的3种方式：
（1）数据类型 数组名[ 数组长度 ];

注：定义数组时，若未给定数组元素的初始值，则必须指定初始数组长度，否则提示错误：“不允许使用不完整的类型”。

（2）数据类型 数组名[ 数组长度 ] = { 值1，值2 ...};

注：数组初始化时，若大括号{ }内的元素个数小于定义的数组长度，则剩余数组元素默认使用 0 填充。

（3）数据类型 数组名[ ] = { 值1，值2 ...};

注：定义数组元素初始值时，数组可以不指定初始数组长度。

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示例：

int main() {
    
    
	//定义方式1：数据类型 数组名[元素个数];
	int arr[10];
	//使用数组下标对数组元素进行赋值或访问
	arr[0] = 10;
	arr[1] = 20;
	arr[2] = 30;

	//定义方式2：数据类型 数组名[元素个数] =  {值1，值2 ，值3 ...};
	//若大括号{ }内的元素个数小于定义的数组长度，则剩余数据默认使用0填充
	int arr2[10] = {
    
     100,90,80,70,60,50,40,30,20,10 };

	//定义方式3：
	//数据类型 数组名[] =  {值1，值2 ，值3 ...};
	int arr3[] = {
    
     100,90,80,70,60,50,40,30,20,10 };

	return 0;
}

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2.2 一维数组数组名

一维数组名称的作用：
（1）统计整个数组的长度，例：sizeof(arr) / sizeof(arr[0])；

数组占用内存空间大小：sizeof(arr)
数组单个元素占用内存空间大小：sizeof(arr[0])
数组长度：sizeof(arr) / sizeof(arr[0])

（2）获取数组在内存中的首地址，例：arr。

获取数组首地址：arr 或 &arr[0]。

注：arr或&arr[0]：数组首元素的地址 ；
&arr：整个数组的地址【地址值相同，含义不同】。

总结：
一维数组名不表示数组首元素地址的两种特例【其它情况下，数组名均表示数组首元素地址】：
①sizeof(数组名)：整个数组的大小；
②&数组名：整个数组的地址（地址值与首元素地址相同，但意义不同）

示例：

int main() {
    
    
	//数组名用途
	//1、获取整个数组占用内存空间大小
	int arr[10] = {
    
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };

	cout << "整个数组所占内存空间为： " << sizeof(arr) << endl;
	cout << "每个元素所占内存空间为： " << sizeof(arr[0]) << endl;
	cout << "数组的元素个数为： " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;

	//2、获取到数组首地址
	cout << "数组首地址为： " << (int)arr << endl;	//17431292 
	cout << "数组中第一个元素地址为： " << (int)&arr[0] << endl;	//17431292
	cout << "数组中第二个元素地址为： " << (int)&arr[1] << endl;	//17431296

	//arr = 10;	//错误：数组名是常量，不可赋值
	
	return 0;
}

注1：数组名是常量，不能进行赋值，否则报错：表达式必须是可修改的左值。
注2：对数组名使用sizeof，可获取整个数组占内存空间的大小。

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2.3 一维数组的地址

【以整型一维数组int arr[n]为例】

（1） arr 等价于 &arr[0]

1. 表示数组首元素地址，指向数组第1个元素，arr + 1或&arr[0] + 1会跳过第1个元素【加上1个数组元素的字节数】，指向数组的下1个元素。
2. arr或&arr[0]的地址类型为int *类型，使用int类型的指针（指向数组首元素的指针）接收。

（2） &arr

1. 表示整个数组的地址，指向整个数组，&arr + 1会跳过整个数组【加上整个数组的总字节数】，如int *p = (int *)(&arr + 1)，指针p指向数组的末尾。
2. &arr的地址类型为int (*)[数组长度]类型，使用数组指针（指向数组的指针）接收。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    
    
	//一维数组
	int arr[5] = {
    
     1,2,3,4,5 };

	/* 一维数组的地址与指针 */
	int* p1 = (int *)(&arr + 1);	//&arr：整个数组的地址	//&arr + 1：指向数组的末尾处
	int* p2 = (int*)(arr + 1);		//arr等价于&arr[0]，类型为int *类型：数组首元素地址 
	cout << p1[-2] << endl;		//4
	cout << *p2 << endl;		//2


	cout << arr << endl;			//009DFBB8
	cout << *arr << endl;			//1【第1个元素值】
	cout << arr + 1 << endl;		//009DFBBC	后移4字节【跳过1个元素】
	cout << *(arr + 1) << endl;		//2【第2个元素值】
		
	cout << &arr[0] << endl;		//009DFBB8
	cout << *(&arr[0]) << endl;		//1【第1个元素值】
	cout << &arr[0] + 1 << endl;	//009DFBBC	后移4字节【跳过1个元素】
	cout << *(&arr[0] + 1) << endl;	//2【第2个元素值】

	cout << &arr << endl;			//009DFBB8
	cout << *(&arr) << endl;		//009DFBB8
	cout << &arr + 1 << endl;		//009DFBCC	后移4*5=20字节【跳过整个数组】
	cout << *(&arr + 1) << endl;	//009DFBCC
	
	return 0;
}

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2.4 冒泡排序

作用： 常用的排序算法，对数组内元素进行排序，时间复杂度O(n²)。
步骤：
（1）比较相邻元素：若前一个元素大于后一个元素，则交换两元素；
（2）针对每一对相邻元素重复执行步骤（1），执行完毕后，最大值置于数组的最末尾；
（3）重复以上步骤，每次比较的次数减少1次，直至不再需要比较。

示例： 使用冒泡排序对数组 { 4,2,8,0,5,7,1,3,9 } 进行升序排序。

int main() {
    
    
	int arr[] = {
    
    4,2,8,0,5,7,1,3,9};

	int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);	//数组长度
	int temp;
	//外层循环：每轮对比的次数
	for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
    
    
		//内层循环：进行比较的元素的索引位置
		for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) {
    
    
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
    
    
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = temp;
			}
		}
	}

	cout << "升序排序后的数组为" << endl;
	for (int i = 0; i < len; i++) {
    
    
		cout << arr[i] << " ";
	}

	return 0;
}

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3 二维数组

二维数组的每个元素均为一个一维数组，可用矩阵的形式表示。

3.1 二维数组定义方式

二维数组定义的4种方式：
（1）数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ];
（2）数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { {数据1，数据2} ，{数据3，数据4} };
（3）数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { 数据1，数据2，数据3，数据4};
（4）数据类型 数组名[ ][ 列数 ] = { 数据1，数据2，数据3，数据4};

注1：第(2)种定义方式更直观，可提高代码的可读性；第(3)、（4）种根据二维数组的列数推断数组元素（可省略行数，不可省略列数）。
注2：定义二维数组时，若已初始化数据，则可以省略行数。

示例：

int main() {
    
    
	int arr[2][3] = {
    
     {
    
    1,2,3},{
    
    4,5,6} };

	for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++) {
    
    
		for (int j = 0; j < sizeof(arr[i]) / sizeof(arr[i][0]); j++) {
    
    
			cout << arr[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;
	}

	return 0;
}

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3.2 二维数组数组名

二维数组名称的作用：
（1）计算二维数组所占内存空间

二维数组占用内存空间大小：sizeof(arr)
二维数组第 i 行占用内存空间大小：sizeof(arr[i])
二维数组某个元素占用内存空间大小：sizeof(arr[i][j])

（2）计算二维数组的行数与列数

二维数组的行数：sizeof(arr) / sizeof(arr[0])
二维数组的列数：sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0])

（3）获取二维数组的首地址

二维数组首地址：arr[0] 或 &arr[0][0]
二维数组第1个元素的地址： arr[0] 或 &arr[0][0]
二维数组第 0 行的地址： arr或arr[0]或arr + 0 【或*(arr + 0)】
二维数组第 i 行的地址：arr[i]或arr + i 【或*(arr + i)或&a[0] + i】

注：arr[0]或&arr[0][0]：二维数组首元素的地址 ；
二维数组名arr：二维数组第0行（首行）的地址，等价于arr[0]或arr + 0

（4）二维数组的其它地址

二维数组第 i 行首元素的地址：arr[i]或arr + i或*(arr + i)或&a[0] + i
二维数组第 i 行第 j 列元素的地址：&arr[i][j]或*(arr + i) + j

（5）通过指针解引用访问或操作某元素：*(*(arr + i) + j)

示例：

int main() {
    
    
	int arr[2][3] = {
    
     {
    
    1,2,3},{
    
    4,5,6} };

	//二维数组占用的内存空间
	cout << "二维数组大小： " << sizeof(arr) << endl;			//24
	cout << "二维数组一行大小： " << sizeof(arr[0]) << endl;		//12
	cout << "二维数组元素大小： " << sizeof(arr[0][0]) << endl;	//3

	//二维数组的行数与列数
	cout << "二维数组行数： " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;		//2
	cout << "二维数组列数： " << sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]) << endl;	//3

	//地址
	cout << "二维数组首行地址：" << (int)arr << endl;				//16053988
	cout << "二维数组第一行地址：" << (int)arr[0] << endl;			//16053988
	cout << "二维数组第一个元素地址：" << (int)&arr[0][0] << endl;	//16053988
	
	cout << "二维数组第二行地址：" << (int)arr[1] << endl;			//16054000
	cout << "二维数组第二个元素地址：" << (int)&arr[0][1] << endl;	//16053992

	system("pause");
	return 0;
}

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2.3 二维数组的地址

【以整型二维数组int arr[m][n]为例】

（1） arr[0] 等价于 &arr[0][0]

1. 表示二维数组首元素地址，指向二维数组第0行第0列元素， arr[0] + 1等价于&arr[0][0] + 1会在二维数组第0行跳过第1个元素【加上1个数组元素的字节数】，指向二维数组第0行的下1个元素。
2. arr[0]或&arr[0][0]的地址类型为int *类型，使用int类型的指针（指向数组第0行首元素的指针）接收。如int *p = arr[0];或int *p = &arr[0][0];。

（2） arr 等价于 &arr[0]

1. 表示二维数组第0行地址，指向整个数组，arr + 1会跳过二维数组当前行【加上二维数组每行的总字节数】，如(arr + i)或&a[0] + i，指向二维数组的下 i 行。
2. arr或&arr[0]的地址类型为int (*)[数组列数]类型，使用数组指针（指向数组的指针）接收。如int (*p)[4] = arr;或int (*p)[4] = &arr[0];。

（3） &arr

1. 表示整个二维数组的地址，指向整个二维数组，&arr + 1会跳过整个二维数组【加上整个二维数组（共m * n个元素）的总字节数】，指向数组的末尾。
2. &arr的地址类型为int (*)[数组行数][数组列数]类型，使用二维数组指针（指向数组的指针）接收。如int (*p)[3][4] = &arr;。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    
    
	//二维数组3行4列
	int arr[3][4] = {
    
    
		{
    
    1,2,3,4},
		{
    
    5,6,7,8},
		{
    
    9,10,11,12}
	};


	cout << &arr << endl;			//00DAFB34	//整个二维数组的地址
	cout << &arr + 1 << endl;		//00DAFB64	/后移4*3*4=48字节【跳过整个二维数组的全部12个元素】


	cout << arr << endl;			//00DAFB34	//二维数组第0行的地址
	cout << arr + 1 << endl;		//00DAFB44	后移4*4=16字节【跳过二维数组1行共4个元素】
	cout << arr[1] << endl;			//00DAFB44	后移4*4=16字节【跳过二维数组1行共4个元素】
	cout << &arr[0] + 1 << endl;	//00DAFB44	后移4*4=16字节【跳过二维数组1行共4个元素】

	cout << *(arr + 1) << endl;		//00DAFB44	//二维数组第1行首元素的地址
	cout << *(arr + 1) + 1 << endl;	//00DAFB48	后移4字节【跳过1个元素】


	cout << arr[0] << endl;			//00DAFB34	//二维数组首元素地址
	cout << arr[0] + 1 << endl;		//00DAFB38	后移4字节【跳过1个元素】

	cout << &arr[0][0] << endl;		//00DAFB34	//二维数组首元素地址
	cout << &arr[0][0] + 1 << endl;	//00DAFB38	后移4字节【跳过1个元素】



	/* 数组指针，指向数组长度为4的int数组 */
	//arr或&arr[0]：地址类型int(*)[4]
	int (*p1)[4] = arr;		//正确
	int (*p2)[4] = &arr[0];	//正确

	//&arr：地址类型int(*)[3][4]
	int(*p)[3][4] = &arr;	//正确

	return 0;
}