C语言数组使用、数组相关的宏定义剖析，及矩阵乘积、杨辉三角实例

数组一直是编程语言学习中需要重点掌握的部分，它是最基本的数据结构类型，是构成字符串及其他许多重要构造结构的基础。相对许多其他高级语言来说，C语言对数组本身提供的支持并不太多，尤其是不支持动态的数组定义。

本文总结了几种常见的数组使用中的错误用法，并通过分析原理解释错误原因，从而为掌握正确的数组用法提供帮助。同时提供了几个相对有代表性的数组的使用方式及源码，以方便学习。

指引

数组定义方法及使用示例
常见数组定义错误
数组原理及坑
矩阵乘积计算
杨辉三角
数组宏

数组定义方法

在C语言中，数组按如下的方法定义:

 ① 类型 数组名[数组大小];

         int array[10];char str[15];

  ② 类型 数组名[]={元素1，元素2，元素3，...};1

         int a={1,2,3,4,5};char ch[]={'a','b','c'};

  ③ 类型 数组名[数组大小]={元素1，元素2，元素3，...};2

         float x[4]={1.5, 3.2, 6.0, 23};int y[5]={1,2,3,4};

数组使用方法示例

/*在下述代码代码片段中展示了几种常见的错误
*/#define N 5int main(){/*错误形式 01: 声明数组时没有确定长度 */int array1[];/*错误形式 02：数组长度必须在进行编译初期就能确定，而不能是在运算处理中才能计算出来的结果,如宏定义 */int m=5;int array[m];/*错误形式 03: 先声明了数组，再赋值*/int array2[N];array2={1,2,3,4,5};/*错误形式 04: 赋值范围超出了开辟的空间*/int array3[N]={1,2,3,4,5,6};/*错误形式 05: 试图进行对数组的整体赋值*/int a[N]={1,2,3,4,5},b[N];b=a;return 0;
}

数组原理及“坑”

1. 数组在定义的时候，在内存空间中为其开辟了一块连续的空间，其大小为单个数组元素类型所占大小 sizeof(type) 与元素个数N的积，即：

         size = sizeof(type) * N

2. 同一数组内的数据元素必须一样，即即便如下述定义:

        float  x[]={1, 2, 3, 4.0, 3, 44, 27, 8};

其结果也是使得所有的元素都被强制转换为float类型！

3. 数组一旦定义之后，数组名就表示数组的第一个元素的地址，很大程度上等同于指向该数组的指针，即：

        x==&(x[0]);//以下是关于该向量名称经常等同于指针来使用的情况的说明float *p;p = x; //或者 p = (float*)malloc(4)memset(x, 10, 4);  //将 x[0]到 x[3] 共4个位置赋值为10memset(p, 10, 4);  //将 float类型的地址从p开始到相邻的共4个位置全部赋值为10，和上一句效果相同memset(x+2, 10, 4); //将 x[2]到 x[5] 共4个位置赋值为10//数组名和指针，在以下表达式中不一样：sizeof(x) //等于数组元素的个数，即8 ，其中x的定义是 float  x[]={1, 2, 3, 4.0, 3, 44, 27, 8};sizeof(p) //等于p的类型(float类型的指针)所占空间字节数，为4；//题外话：// 在32位系统中，所有类型的指针变量都存放的是该指针在内存中的地址，所以所占用的都是4个字节； 而64位系统中，则是8个字节！

如果试图按照这样的方式进行赋值：

        int x[]={1,2,3,4,5,6},y[6];y=x;

就会报错，因为这一句话相当于：

        &(y[0])=&(x[0]);

错误原因在于，左边的表达式 &(y[0]) 是一个内存中既定的地址而非一个变量符号，它不可被用于左值！3故是一种错误。

4.正是由于上述原因，因此如果按以下方式进行数组的声明4：

        int x[5];//或者：#define N 5int x[N];

则必须对元素分别进行赋值，且只能通过下标的方式进行5，如：

        int a[5];{a[i]=i;}   //当所有元素赋值都相同时，也可以用 memset(a, 100, 5)的方式，比较简便

5.数组在进行函数调用时，传递给形参的值为该数组的名称 / 第一个元素的地址，因此不是值传递，在被调用函数中对数组的处理，都会导致原数组的值被改变，这一点尤其需要注意。如：

        f(int x[])   // 定义函数f(){x[2] = -1;} int array[10] = {0};f(array);    // 调用 f()处理该向量array[2] = ? // 结果是 -1, 这就是地址传递调用函数时产生的所谓的 “副作用”//  你肯定接触过的另一个例子是：//  排序函数，比如 sort(array),经过sort()排序函数处理后，array向量中的各个元素被改写了

6.数组在进行函数调用时，传递给形参的值为该数组的第一个元素的地址，在进行处理时计算机不知道该连续的数组地址到哪里结束，因此必须同时再传入一个指定的大小参数：length，见上例。

7.二维数组的使用同一维数组完全类似，只不过每一个一维数组的元素又是一个数组而已；多维数组完全类似，只要细心处理，就不会出现错误。

矩阵计算C语言源码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>void showYanghui(int );#ifndef MM
#define MM 5
#endif
#ifndef NN
#define NN 5
#endif
#ifndef KK
#define KK 7
#endifint main() {srand((unsigned)time(NULL));int a[MM][NN], b[NN][KK],C[MM][KK];for (int i = 0; i < MM; i++) {for (int j = 0; j < NN;j++) {a[i][j] = (int)((rand()-RAND_MAX/2)%9);}}for (int i = 0; i < NN; i++) {for (int j = 0; j < KK; j++) {b[i][j] = (int)((rand() - RAND_MAX / 2) % 9);}}/*显示a,b矩阵*/printf("matrix A=\n\n");for (int i = 0; i < MM; i++) {for (int j = 0; j < NN; j++) {printf("%3d\t",a[i][j]);}printf("\n");}printf("\n"); printf("\n");printf("matirx B=\n\n");for (int i = 0; i < NN; i++) {for (int j = 0; j < KK; j++) {printf("%3d\t", b[i][j]);}printf("\n");}/*矩阵求积*/for (int i = 0; i < MM; i++) {for (int j = 0; j < KK; j++) {int sum = 0;for (int k = 0; k < NN; k++) {sum += a[i][k] * b[k][j];}C[i][j] = sum;}}printf("\n"); printf("\n");printf("C=A*B=\n\n");for (int i = 0; i < MM; i++) {for (int j = 0; j < KK; j++) {printf("%3d\t",C[i][j]);}printf("\n");}getchar();
}

上述代码的运行结果为：

8.杨辉三角的完整实现：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>#define N 20
void showYanghui(int );int main() {showYanghui(13);return 0;
}/*打印杨辉三角*/
void showYanghui(int n) {/*产生杨辉三角的存储矩阵*/int x[N][N];for (int i = 0; i < N; i++) {for (int j = 0; j < N; j++) {if (j == 0 || i == j) {x[i][j] = 1;}else {x[i][j] = x[i - 1][j - 1] + x[i - 1][j];}}}/*按照杨辉三角的显示形式显示*/for (int i = 0; i < n; i++) {for (int k = 0; k <( n-(i+1)); k++) {printf("  ");}for (int j = 0; j <= i; j++) {if (x[i][j] < 10) {printf("%4d", x[i][j]);}else if (x[i][j] < 100) {printf("%4d", x[i][j]);}else {printf("%4d", x[i][j]);}}printf("\n");}
}

上述代码的运行结果为：

在宏定义中使用数组

C语言中定义函数宏，实际上是在编译预处理时在被调用处将宏展开。通过宏定义的形式大大减少了工作量，而且有时候会使得程序运行时栈空间深度更浅，直接贴代码如下

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>#define SHOW_ARRAY(array){\int lengthOfArray=sizeof(array)/sizeof(array[0]);\for(int i=0;i<lengthOfArray;i++){\printf("%d\t",array[i]);\if((i+1)%5==0){\printf("\n");\}\}\printf("\n");\
}#define DISPLAY_ARRAY(str,array){\int lengthOfArray=sizeof(array)/sizeof(array[0]);\for(int i=0;i<lengthOfArray;i++){\printf("%s[%2d]=%d\t",str,i,array[i]);\if(i!=0&&(i+1)%4==0){\printf("\n");\}\}\printf("\n");\
}int main() {int vectory[] = { 53,78,35,89,23,62,22,12,62,95,27,28,8,86,32 };DISPLAY_ARRAY("vectory",vectory);printf("\n");SHOW_ARRAY(vectory);return 0;
}

上述代码的运行结果为：

其中，自定义字段“vectory”是可以随意替换的，例如换成“arr”：

注：

字符数组的定义 比较灵活且更加容易出错，后续专门整理. ↩
在赋值前指定大小: 这种情况也是合法的，但是绝不可以超过定义的大小，见：错误示例代码中的错误形式：04. ↩
左值/右值：在编程语言中处于赋值符号左右两边的变量值，要注意左值一般是要被赋值的。 ↩
这是C语言中唯一正确的不在定义时就赋值的数组定义方法！ ↩
也叫直接寻址或直接访问方式，在访问 a[k] 时计算机内部存储器中对PC指针进行了如下运算： pc = sizeof(type)*k + &(a[0]) ↩