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为什么大部分编程语言的数组的下标都从0开始?

众所周知,数组的一大优点是随机访问,如何实现随机访问呢?

数组的特点:

  • 线性
  • 连续的内存空间和相同类型的数据

基于以上两个特点也就决定了数组原生的支持随机访问的特性。

数组是如何实现根据下标随机访问数组元素的呢?

下面我们用一个长度为5的int类型的数组为例,来看一下它的具体实现

如上图,数组为a[5],计算机为该数组分配了一块连续的内存空间100-119,其中,内存块的首地址为first_addr = 100

计算机会给每个内存单元分配一个地址,计算机通过地址来访问内存中的数据。当计算机需要随机访问数组中的a[k]时,可以通过如下的公式计算出a[k]的内存地址:

a[k]_address = first_address + k * data_type_size
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data_type_size 表示的是每个元素的大小。例子中的数组是int类型,所以data_type_size就是4字节。

上面的公式默认是下标从0开始的情况,如果数组的下标是从1开始的话,那计算数组元素a[k]的内存地址的公式就会变为:

a[k]_address = first_address + (k-1) * data_type_size
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对比上面两个公式,可以发现,如果下标从1开始计数,每次随机访问数组元素时都将多进行一次减法运算,对于CPU来说,就是多了一次减法指令。

这是其中的一个原因,其他原因欢迎大家一起交流学习。

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