背景

早在linux操作系统诞生开始，c语言作为linux系统的编程语言主力，它为后续的其他高级编程语言(如c++、java)提供了很多语言级的语义和协议规范。

数组做为linux操作系统最基本的数据结构之一，便是其中的一项语言级高级特性，深入理解数组有助于大家更深入的了解计算机系统原理。

寻址：从0开始

首先，我们了解下数组的基本特性

1、线性表结构

2、一组连续的内存空间

3、存储相同类型数据

由数组的基本特性可知：数组所申请的内存是一段连续的内存地址，其存储的是相同类型的值。

从其数组内存模型定义来看，数组的访问是从首地址(偏移量为0)开始，如果想访问下一个数组元素，需要把位置偏移，也就是数组内存寻址时，需要把偏移量变为1，以此类推。

计算数组内存寻址公式：

array[i] = base_address + i * data_type_size

参数说明

1. base_address 首地址array[0] ，数组第一个元素内存地址
2. i 为偏移量
3. data_type_size 数据类型字节大小

举个例子：

1、定义一个int 数据类型的数组，a为变量，数组长度为5

int[] a=new int[5]

2、假设数组地址：

1. 第一个内存地址为：1008
2. 第二个为：1009
3. 第三个为：1010
4. ...

3、寻址：由公式：array[i] = base_address + i * data_type_size

a[0]——把a拿到的内存地址：

1008 + 0 = 1008 (指向第一个内存地址)

a[1]——把a拿到的内存地址：

1008 + 1 = 1009 (指向第二个内存地址)

a[2]——把a拿到的内存地址：

1008 + 2 = 1010 (指向第三个内存地址)

以此类推。。。

关心话题(一)：数组下标为什么不从1开始

cpu消耗

如果数组从1开始编号，公式为a[i] = base_address + (i -1) * data_type_size，对cpu而言，”i -1“就多了一次减法指令。

历史原因

c语言的设计者使用了0开始编号，后续的很多高级编程语言也就沿用了这个规范，降低额外的学习和理解成本。

关心话题(二)：随机访问

由于数组是线性结构，那么根据首地址和偏移量就可以计算出任意数组元素的内存地址

array[i] = base_address + i * data_type_size

java面试题：数组和链表的区别

1、链表适合插入和删除，时间复杂度是O(1)

2、数组适合查找，查找的时间复杂度为O(1)

究其原因是数组支持随机访问，根据下标随机访问的时间复杂度是O(1)，而链表需要从头开始寻址，直到找到对应的元素地址才结束，其复杂度为O(logn) 。

关心话题(三)：集合能替代数组吗？

数组和集合最大一个区别于在于数组能直接存储基本的数据类型(如int、float、long等)；而集合只能通过装箱和拆箱存储基本数据类型，代价是需要消耗性能。另外使用多维数组时，用数组会直观一些。

jvm标记清除算法

为了避免数组大规模的数据搬移，可以将k位置的数据直接搬移到数组末尾位置，再把新数据放到k位置。删除时，可以将要删除的数据标记下来，当数组没有足够的空间时，将标记的数据统一删除，就可以提高很大的性能，也就是jvm标记清除垃圾回收的思想 。

总结

大部分高级程序语言的数组下标是从0开始的，而python数组下标却可以支持负数 。

最后

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