Раздел 9. Работа с массивами.

Массивы – это однородные данные (т.е. данные одного типа), расположенные в последовательных ячейках оперативной памяти. Так как все элементы таких данных имеют одинаковую длину, то для идентификации любого элемента достаточно знать его порядковый номер в последовательности и адрес первого элемента массива. Это позволяет использовать общее групповое имя для всех элементов массива и выделять каждый из них лишь индексом (или индексами), соответствующим порядковому номеру элемента.

В простейшем случае для так называемых одномерных массивов (векторов) индекс массива и его порядковый номер совпадают. Так как в языках C, C++ принято отсчитывать индексы от 0, то обозначение xy[2] соответствует третьему элементу массива с именем xy. Если элементы этого массива имеют тип double и начальный элемент xy[0] расположен в оперативной памяти с адреса 0x02000000, то для вычисления адреса элемента xy[2] достаточно выполнить пару операций – 0x02000000+2*8. Естественно, что такого рода операции перекладываются на компилятор, а программист может записывать алгоритм обработки элементов массива, манипулируя с индексами его элементов. Это приближает запись программы к общепринятым математическим обозначениям (xy[j] соответствует элементу xy_j) и позволяет писать достаточно компактные программы, близкие по идеологии к формулам, принятым в математике. Например, определение суммы элементов массива xy, содержащего 20 компонент, выглядит следующим образом:

for(s=0,j=0; j<=19; j++) s=s+xy[j];

Элементы двумерных массивов (матриц) характеризуются двумя индексами w[i][j], где i представляет номер строки, а j – номер столбца матрицы, на пересечении которых находится элемент w_i,j. В системах программирования на базе языка C принято располагать в памяти элементы матриц по строкам – w[0][0], w[0][1], w[0][2],…, w[0][n], w[1][0], w[1][1],… . Поэтому для вычисления адреса элемента w[i][j] необходимо подсчитать значение выражения:

address(w[0][0])+(i*n+j)*size_w

Здесь address(w[0][0]) – адрес начала массива w в оперативной памяти

size_w – длина в байтах каждого элемента массива w.

По сути дела, выражение i*n+j, где n – количество элементов в строке, определяет порядковый номер элемента w[i][j] в матрице w и носит название приведенного индекса. Обозначения элементов массива, более привычные для программиста, компилятор преобразует в выражения с указателями по правилам приведения индекса:

a[6] эквивалентно *(a+6)

b[1][2] эквивалентно *(*(b+1)+2)

Эти преобразования основаны на следующих соглашениях языка C. Имя одномерного массива a одновременно является указателем на его первый элемент, т.е. значением, доступным по адресу *a, является элемент массива a[0]. Имя двумерного массива b одновременно является указателем на указатель его первой строки, т.е. значением, доступным по адресу **b, является элемент массива b[0][0]. Указатель b+1 "смотрит" на указатель, определяющий адрес первого элемента второй строки массива b. Смысл подобного рода преобразований заключается в повышении эффективности программы, т.к. операции с указателями выполняются немного быстрее. Иногда к такого рода преобразованиям прибегают и программисты, например, сводя обработку двумерного массива к одномерным приведенным индексам.