[C++知识库]【初始C语言】——（4）

一、数组

1.1）什么是数组

数组是指有序的元素序列。如果将有限个类型相同的变量的集合命名，那么这个名称就是数组名，而组成数组的各个变量称为数组的分量，也称为数组的元素，有时也称为下标变量。

1.2）数组的创建

数组的创建方式

type_t   arr_name   [const_n];
//type_t 是指数组的元素类型
//const_n 是一个常量表达式，用来指定数组的大小

数组创建的实例

//代码1
int arr1[10];
//代码2
int count = 10;
int arr2[count];//数组时候可以正常创建？
//代码3
char arr3[10];
float arr4[1];
double arr5[20];

注：数组创建，在C99标准之前， [ ] 中要给一个常量才可以，不能使用变量。在C99标准支持了变长数组的概念。

1.3）数组的初始化

数组的初始化是指，在创建数组的同时给数组的内容一些合理初始值（初始化）

int arr1[10] = {1,2,3};
int arr2[] = {1,2,3,4};
int arr3[5] = {1，2，3，4，5}；
char arr4[3] = {'a',98, 'c'};
char arr5[] = {'a','b','c'};
char arr6[] = "abcdef";

数组在创建的时候如果想不指定数组的确定的大小就得初始化。数组的元素个数根据初始化的内容来确定

1.4）一维数组的使用

对于数组的使用我们之前介绍了一个操作符： [ ] ，下标引用操作符。它其实就数组访问的操作符

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {0};//数组的不完全初始化
    //计算数组的元素个数
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 //对数组内容赋值,数组是使用下标来访问的，下标从0开始。所以：
 int i = 0;//做下标
 for(i=0; i<10; i++)
 {
 arr[i] = i;
 } 
 //输出数组的内容
 for(i=0; i<10; ++i)
 {
 printf("%d ", arr[i]);
 }
 return 0; 
 }

总结:

1. 数组是使用下标来访问的，下标是从0开始。
2. 数组的大小可以通过计算得到。

1.5）一维数组在内存中的存储

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 int i = 0;
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    
 for(i=0; i<sz; ++i)
 {
 printf("&arr[%d] = %p\n", i, &arr[i]);
 }
 return 0; 
 }

仔细观察输出的结果，我们知道，随着数组下标的增长，元素的地址，也在有规律的递增。
由此可以得出结论：数组在内存中是连续存放的。

1.6）二维数组的创建和初始化

1）二维数组的创建

//数组创建
int arr[3][4];
char arr[3][5];
double arr[2][4];

2） 二维数组的初始化

int arr[3][4] = {1,2,3,4};
int arr[3][4] = {{1,2},{4,5}};
int arr[][4] = {{2,3},{4,5}};//二维数组如果有初始化，行可以省略，列不能省略

3） 二维数组的使用

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[3][4] = { 0 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			arr[i][j] = i * 4 + j;
		}
		for (i = 0; i < 3; i++)
		{
			int j = 0;
			for (j = 0; j < 4; j++)
			{
				printf("%d ", arr[i][j]);
			}
		}
		return 0;
	}
}

结果为 0 1 2 3 0 0 0 0 0 0

4）二维数组在内存中的存储

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[3][4];
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			printf("&arr[%d][%d] = %p\n", i, j, &arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}

通过结果我们可以分析到，其实二维数组在内存中也是连续存储的

1.7）数组越界

数组的下标是有范围限制的。
数组的下规定是从0开始的，如果数组有n个元素，最后一个元素的下标就是n-1。
所以数组的下标如果小于0，或者大于n-1，就是数组越界访问了，超出了数组合法空间的访问。
C语言本身是不做数组下标的越界检查，编译器也不一定报错，但是编译器不报错，并不意味着程序就是正确的，

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int i = 0;
    for(i=0; i<=10; i++)
   {
        printf("%d\n", arr[i]);//当i等于10的时候，越界访问了
   }
 return 0; }

1.8）数组小游戏

扫雷

三子棋

二、操作符

下面是我们要介绍的操作符

• 算术操作符
• 移位操作符
• 位操作符
• 赋值操作符
• 单目操作符
• 关系操作符
• 逻辑操作符
• 条件操作符
• 逗号表达式
• 下标引用、函数调用和结构成员

2.1）算术操作符

+ - * /

1. 除了 % 操作符之外，其他的几个操作符可以作用于整数和浮点数。
2. 对于 / 操作符如果两个操作数都为整数，执行整数除法。而只要有浮点数执行的就是浮点数除法。
3. % 操作符的两个操作数必须为整数。返回的是整除之后的余数。

2.2）移位操作符

<< 左移操作符
>> 右移操作符

注：移位操作符的操作数只能是整数

2.2.1） 左移操作符

移位规则：

左边抛弃、右边补0

注：只要num没有被赋值，自身的值不会改变

2.2.1）右移操作符

移位规则：

首先右移运算分两种：

1. 逻辑移位
   左边用0填充，右边丢弃
2. 算术移位
   左边用原该值的符号位填充，右边丢弃

注：对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。
例：

	int num = 10;
	num>>-1;//error

2.3）位操作符

位操作符有：

	& 	按位与
	| 	按位或
	^ 	按位异或
	~   取反

注：他们的操作数必须是整数

规则：

• 按位或运算
  按位或运算符“|”是双目运算符。 其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。

• 按位异或运算
  按位异或运算符“^”是双目运算符。 其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或，当两对应的二进位相异时，结果为1。参与运算数仍以补码出现。

• 求反运算
  求反运算符～为单目运算符，具有右结合性。 其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。

• 按位与运算
  按位与运算符"&"是双目运算符。 其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1 ，否则为0。参与运算的数以补码方式出现。

2.4）赋值操作符

	=
复合赋值符
	+=
	-=
	*=
	/=
	%=
	>>=
	<<=
	&=
	|=
	^=

2.4）单目操作符

!           逻辑反操作
-           负值
+           正值
&           取地址
sizeof      操作数的类型长度（以字节为单位）
~           对一个数的二进制按位取反
--          前置、后置--
++          前置、后置++
*           间接访问操作符(解引用操作符) (类型)       强制类型转换

2.5）关系操作符

>
>=
<
<=
!=   用于测试“不相等”
==      用于测试“相等

2.6）逻辑操作符

	&&    	    逻辑与
	||          逻辑或

&& 逻辑与，可以理解为并且的意思.只有当全部表达式为真时值为1，否则为0；
如果有多个表达式，应该从左到右依次看表达式真值，只要有一个表达式为假，就不需要扫描结果直接为0

|| 逻辑或，可以理解为或者的意思，也就是条件可以2取一，同理可知，只要从左到右表达式中找到了一个为真，就停止返回值为1，否则为0.

2.7）条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3

解释：如果表达式1成立，则执行表达式2，否则执行表达式3

2.8）逗号表达式

逗号表达式，就是用逗号隔开的多个表达式。
逗号表达式，从左向右依次执行。整个表达式的结果是最后一个表达式的结果。

2.9） 下标引用、函数调用和结构成员

1）[ ] 下标引用操作符

操作数：一个数组名 + 一个索引值

int arr[10];//创建数组
 arr[9] = 10;//实用下标引用操作符。
 [ ]的两个操作数是arr和9

2） ( ) 函数调用操作符

接受一个或者多个操作数：第一个操作数是函数名，剩余的操作数就是传递给函数的参数。

#include <stdio.h>
void test1()
{
	printf("hehe\n");
}
void test2(const char* str)
{
	printf("%s\n", str);
}
int main()
{
	test1(); 
	test2("Hello");
	return 0;
}

3）访问一个结构的成员

.   结构体.成员名
->  结构体指针->成员名

#include <stdio.h>
struct Stu
{
	char name[10];
	int age;
	char sex[5];
	double score;

};
void set_age1(struct Stu stu) 
{
	stu.age = 18;
}
void set_age2(struct Stu* pStu) 
{
	pStu->age = 18;//结构成员访问
}
int main()
{
	struct Stu stu;
	struct Stu* pStu = &stu;//结构成员访问

	stu.age = 20;//结构成员访问
	set_age1(stu);

	pStu->age = 20;//结构成员访问
	set_age2(pStu);
	return 0;
}

2.10）表达式求值

表达式求值的顺序一部分是由操作符的优先级和结合性决定。
同样，有些表达式的操作数在求值的过程中可能需要转换为其他类型

1）隐式类型转换

C的整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的。
为了获得这个精度，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型，这种转换称为整型提升。
整型提升的意义：

• 表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执行，CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节长度一般就是int的字节长度，同时也是CPU的通用寄存器的长度。
• 因此，即使两个char类型的相加，在CPU执行时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准长度。
• 通用CPU（general-purpose CPU）是难以直接实现两个8比特字节直接相加运算（虽然机器指令中可能有这种字节相加指令）。所以，表达式中各种长度可能小于int长度的整型值，都必须先转换为int或unsigned int，然后才能送入CPU去执行运算。

如何进行整体提升呢？
整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的

//负数的整形提升
char c1 = -1;
变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位：
1111111
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为1
提升之后的结果是：
11111111111111111111111111111111
//正数的整形提升
char c2 = 1;
变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位：
00000001
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为0
提升之后的结果是：
00000000000000000000000000000001
//无符号整形提升，高位补0

2) 算术转换

如果某个操作符的各个操作数属于不同的类型，那么除非其中一个操作数的转换为另一个操作数的类型，否则操作就无法进行。下面的层次体系称为寻常算术转换。

long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int

如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名较低，那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行运算。

注：

float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换，会有精度丢失

3） 操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素。

1. 操作符的优先级
2. 操作符的结合性
3. 是否控制求值顺序。

两个相邻的操作符先执行哪个？取决于他们的优先级。如果两者的优先级相同，取决于他们的结合性。