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什么是数组
数组是 有限个同类型变量的有序排列集合 ，其数据 按顺序存储在内存的连续空间内。数组内部的每一个数据都有相对应的数组下标，我们可以 通过数组下标，直接对目标数据的内存地址进行访问（又名随机访问） 。
小贴士：图片来自《我的第一本算法书》
数组和链表的对比
在链表中进行访问数据比较复杂，只能顺着链表的节点一步一步进行访问，但是添加和删除数据比较简单；而在数组中，访问数据比较简单，添加和删除比较复杂。
数组的代码实现
一个成功的数组实现必须进行三个方面的工作：
- 数据类型
- 数组名
- 数组大小
例如：
int array[5] = {
1,2,3,4,5};
//int 为整数型数据；
//array 为数组名；
//[5]表明该数组内有五个整型数据，大小一共为二十个字节。
以数组下标引出“寄存器”
演示代码：
/* array.c */
#include <stdio.h>
int main()
{
int i = 0;
int sum = 0;
//初始化数组并为赋值。
int array[5] = {
1,2,3,4,5}；
for(i = 0; i < 5; i++){
//数组遍历。
printf("%d\n", array[i]);
//数组求和。
sum = sum + array[i];
}
printf("sum = %d\n", sum);
printf("数组的第一个数据：%d\n", array[0]);
printf("数组的第二个数据：%d\n", array[1]);
return 0;
}
运行结果：
sum = 15
数组的第一个数据：1
数组的第二个数据：2
根据运算结果，我们可以自然而然的提出一个疑问：为什么数组内的数据与数组下标之间差一位呢？
这里要牵扯到计算机的中央处理器(CPU)中的 寄存器。CPU由寄存器、控制器、运算器和时钟四大部分构成。对于计算机来讲，程序是一个静态概念，它一组指令和数据的集合（存在于各中媒介中的二进制物理文件）。程序仅仅是把寄存器当作对象来描述，寄存器可以用来暂存指令、数据等处理对象。不难发现，编写程序代码时，我们面临的仅仅是计算机的虚拟内存。在这个过程中，程序员可以专注于代码所在的“虚拟内存”，自动屏蔽了复杂的物理硬件。程序运行的第一步是将置于磁盘的可执行文件复制到内存中，CPU的控制器会将指令和数据读入寄存器，运算器获取寄存器中的数据执行运算，并返回运算结果给控制器。
CPU只能运行四种指令：存取数据、运算数据、逻辑跳转、函数调用和回退 。
从 程 序 运 行 层 面 观 察 ， C P U 是 寄 存 器 的 集 合 体 。 \color{red}从程序运行层面观察，CPU是寄存器的集合体。 从程序运行层面观察，CPU是寄存器的集合体。
数组通过内存地址和索引来实现，数组中的数据元素和下标分别存储在基址寄存器和变址寄存器中。CPU会把基址寄存器和变址寄存器的值解释为实际查看的内存地址。变址寄存器的值就相当于高级编程语言中的数组索引功能。
小贴士：图片来自《程序是怎么跑起来的》
参考资料
- 《我的第一本算法书》
- 《程序是怎么跑起来的》
文章更新记录
- 初步完成。「2020.12.12 22:07」
- 修改了演示代码。「2020.12.13 14:41」
- 增加了一句关于「虚拟内存」的话。「2020.12.13 20:36」
- 修改了演示代码。「2021.1.14 15:15」
- 修改了文章版式。 「2021.3.6 22:01」