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前言：数组是C语言中最基础也是最最重要的数据结构，理解其内存布局和操作特性是学习更复杂数据结构的基础。从一维数组到二维数组，再到变长数组，C语言提供了不同层次的数组支持。虽然数组有局限性，但其简单高效的特性和顺序存储的特点，使其在适合的场景下仍然是首选的数据组织方式。
目录
3.0 变长数组（VLA）到来前的C语言创建数组BeLike：
C++的两个参考文档：
老朋友（非官方文档）：cplusplus
官方文档（同步更新）：cppreference
一、一维数组：最基础的数据容器
一维数组概念：一维数组是C语言中最简单的数据结构，是一组相同类型元素的线性集合。
1.1 定义与初始化
关键点：
（1）数组长度必须是编译期常量（C99标准之前）；
（2）数组下标从0开始；
（3）数组名在大多数情况下代表数组首元素的地址。
代码演示：
// 定义方式：类型 数组名[元素个数];
int scores[5]; // 声明一个包含5个整数的数组
// 初始化方式
int primes[5] = {2, 3, 5, 7, 11}; // 完全初始化
int evens[10] = {2, 4, 6}; // 部分初始化，剩余元素自动初始化为0
int arr[] = {1, 2, 3}; // 省略长度，编译器自动计算1.2 内存布局
内存布局：一维数组在内存中是连续存储的，每个元素占用相同大小的内存空间。
例如 int arr[3] 在32位系统（x86环境）中占用连续的12字节（3×4字节）。
1.3 数组与指针的关系
数组与指针关系的重要区别：
sizeof(arr) 返回整个数组的字节大小；
sizeof(p) 返回指针变量的大小（4个字节或8个字节）。
数组与指针的关系相关的代码演示：
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p = arr; // 等价于 &arr[0]
// 以下表达式等价
arr[2] == *(arr + 2) == *(p + 2) == p[2]二、二维数组：表格型数据存储
引言：二维数组可以看作是"数组的数组"，常用于表示矩阵或表格数据。
2.1 定义与初始化
初始化代码演示：
// 定义方式：类型 数组名[行数][列数];
int matrix[3][4]; // 3行4列的矩阵
// 初始化方式
int grid[2][3] =
{
{1, 2, 3}, // 第一行
{4, 5, 6} // 第二行
};
// 也可以连续初始化
int grid2[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};2.2 内存布局
内存布局：二维数组在内存中仍然是线性连续存储的，按行优先顺序排列。
比如 grid[2][3] 的内存布局为：
grid[0][0], grid[0][1], grid[0][2], grid[1][0], grid[1][1], grid[1][2]如下图所示：
2.3 访问方式
代码演示：
// 常规访问
int val = grid[1][2]; // 获取第2行第3列元素
// 指针方式访问
int val = *(*(grid + 1) + 2); // 等价于grid[1][2]三、变长数组（VLA）：C99引入的灵活特性
3.0 变长数组（VLA）到来前的C语言创建数组BeLike：
在C99标准之前，C语言在创建数组的时候，数组大小的指定只能使用常量、常量表达式，或者如果我们初始化数据的话，可以省略数组大小。
这样的语法限制，让我们创建数组就不够灵活，有时候数组大了浪费空间，有时候数组又小了不够用的。 这样能爽吗？不爽！如此受限制，跟这群虫豸语法在一起，怎么能搞好数组呢？
3.1 什么是变长数组（VLA）
概念：变长数组（Variable Length Array）允许使用变量指定数组长度。
3.2 变长数组（VLA）的代码演示
代码演示：
int n;
printf("请输入数组大小：");
scanf("%d", &n);
int vla[n]; // 变长数组3.3 主要的注意事项
这里我们应当注意以下几点：
1、VLA（变长数组）只能是局部变量，不能是全局变量或static变量；
2、VLA（变长数组）不能初始化；
3、内存分配在栈上，大数组可能导致栈溢出；
4、C11标准中VLA（变长数组）变为可选特性。
3.4 总结一下变长数组（VLA）
四、数组应用：二分查找算法
二分查找算法：二分查找是数组的经典应用，要求数组必须有序。
4.1 算法特性
二分查找算法的算法特性——
（1）时间复杂度：O(log n)；
（2）空间复杂度：O(1)；
（3）仅适用于有序数组。
4.2 代码演示
既然我们已经知道了二分查找算法的算法特性，就来通过一个实际的例子来感受一下二分查找吧！
int binary_search(int arr[], int size, int target)
{
int left = 0;
int right = size - 1;
while (left <= right)
{
int mid = left + (right - left) / 2; // 防止溢出
if (arr[mid] == target)
{
return mid;
}
else if (arr[mid] < target)
{
left = mid + 1;
}
else
{
right = mid - 1;
}
}
return -1; // 未找到
}五、承上启下：衔接C语言数组与数据结构
5.1 顺序表（动态数组）
顺序表是数组的扩展，可以动态增长——
typedef struct {
int *data; // 指向动态数组的指针
int capacity; // 当前容量
int size; // 当前元素数量
} SeqList;
void init(SeqList *list, int cap) {
list->data = (int *)malloc(cap * sizeof(int));
list->capacity = cap;
list->size = 0;
}
void append(SeqList *list, int value) {
if (list->size >= list->capacity) {
// 扩容操作
list->capacity *= 2;
list->data = (int *)realloc(list->data, list->capacity * sizeof(int));
}
list->data[list->size++] = value;
}5.2 栈（数组实现，链表用的比较少）
栈的数组实现利用数组的尾部作为栈顶：
#define MAX_SIZE 100
typedef struct {
int data[MAX_SIZE];
int top; // 栈顶指针
} ArrayStack;
void push(ArrayStack *stack, int value) {
if (stack->top < MAX_SIZE - 1) {
stack->data[++stack->top] = value;
}
}
int pop(ArrayStack *stack) {
if (stack->top >= 0) {
return stack->data[stack->top--];
}
return -1; // 栈空
}5.3 顺序存储的二叉树
完全二叉树可以用数组顺序存储——
// 对于索引为i的节点：
// 父节点：(i-1)/2
// 左孩子：2*i + 1
// 右孩子：2*i + 2
int tree[7] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}; // 表示一个完全二叉树六、数组的局限性
数组不可能是万能的，它主要存在以下几点不足——
（1）固定大小：传统数组大小在编译时确定（VLA【变长数组】除外）；
（2）插入删除效率低：平均需要移动O(n)个元素；
（3）内存浪费或不足：静态分配难以精确控制。
正是这些局限性促使我们学习更高级的一些数据结构，比如链表、树等。
往期回顾：
深入详解C语言的循环结构：while循环、do-while循环、for循环，结合实例，讲透C语言的循环结构
结语：本文内容到这里就全部结束了，非常感谢大家的阅读！不要忘记给博主“一键四连”哦！