C语言中的数组与函数详解

1. 引言

在C语言中，数组和函数是两个非常基础且重要的概念。数组用于存储同类型数据的集合，而函数则有助于代码的模块化，提升可读性和复用性。本篇文章将详细讲解数组和函数的概念及其用法，并配以大量代码示例，帮助读者更好地掌握这两个概念。

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2. 数组

2.1. 什么是数组？

数组是一组相同数据类型的变量集合，这些变量存储在连续的内存空间中。通过使用数组，我们可以减少声明多个变量的复杂性，尤其在需要处理大量数据时，数组显得尤为重要。

语法：

数据类型 数组名[数组大小];

示例：

int numbers[5]; // 声明一个包含5个整数的数组

2.2. 数组的初始化

数组在声明时可以同时进行初始化，也可以在程序执行时再赋值。

示例 1：在声明时初始化

int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50}; // 初始化一个包含5个整数的数组

示例 2：部分初始化

int numbers[5] = {10, 20}; // 仅初始化前两个元素，其他元素默认为0

示例 3：运行时赋值

int numbers[5];
numbers[0] = 10;
numbers[1] = 20;
numbers[2] = 30;
numbers[3] = 40;
numbers[4] = 50;

2.3. 数组的访问与修改

我们可以通过索引访问数组中的元素，索引从0开始。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    
    // 访问数组的第一个元素
    printf("第一个元素：%d\n", numbers[0]);
    
    // 修改数组中的某个元素
    numbers[2] = 35;
    printf("修改后的第三个元素：%d\n", numbers[2]);
    
    return 0;
}

2.4. 多维数组

除了基本的一维数组，C语言还支持多维数组。最常用的多维数组是二维数组，它可以看作是一个数组的数组。

示例：二维数组

#include <stdio.h>

int main() {
    int matrix[3][3] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
        {7, 8, 9}
    };
    
    // 访问二维数组的元素
    printf("元素 matrix[1][2] = %d\n", matrix[1][2]);
    
    return 0;
}

2.5. 数组作为函数参数

在C语言中，数组可以作为函数参数进行传递。当我们将数组传递给函数时，实际上传递的是数组的首地址。

示例：数组作为函数参数

#include <stdio.h>

void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    
    // 调用函数打印数组
    printArray(numbers, 5);
    
    return 0;
}

在这个例子中，printArray 函数接收一个数组和数组的大小，然后遍历数组并打印其中的元素。

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3. 函数

3.1. 什么是函数？

函数是具有特定功能的一段代码，通过将复杂的操作封装成函数，可以实现代码的复用和模块化。函数有助于提高代码的可读性和维护性。

函数语法：

返回类型 函数名(参数列表) {
    // 函数体
}

示例：基本函数

#include <stdio.h>

// 定义一个求和函数
int sum(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int result = sum(10, 20);
    printf("10 + 20 = %d\n", result);
    
    return 0;
}

在这个例子中，函数 sum 接收两个整数作为参数，并返回它们的和。

3.2. 函数的参数传递

在C语言中，函数的参数可以通过值传递和指针传递的方式进行传递。

示例 1：值传递

#include <stdio.h>

void modifyValue(int x) {
    x = 100; // 不会影响主函数中的变量
}

int main() {
    int a = 10;
    modifyValue(a);
    printf("a = %d\n", a); // 输出仍然是10
    
    return 0;
}

示例 2：指针传递

#include <stdio.h>

void modifyValue(int *x) {
    *x = 100; // 通过指针修改主函数中的变量
}

int main() {
    int a = 10;
    modifyValue(&a);
    printf("a = %d\n", a); // 输出100
    
    return 0;
}

在值传递的示例中，modifyValue 函数对参数进行修改不会影响主函数中的变量。而在指针传递的示例中，modifyValue 函数通过指针修改了主函数中的变量的值。

3.3. 函数的返回值

函数可以返回各种类型的值，包括基本数据类型、指针，甚至是结构体。

示例：返回指针

#include <stdio.h>

int* getMax(int *a, int *b) {
    if (*a > *b)
        return a;
    else
        return b;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    int *max = getMax(&x, &y);
    printf("较大值为：%d\n", *max);
    
    return 0;
}

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4. 数组与函数的结合使用

数组和函数经常结合使用，例如将数组作为函数的输入参数，通过函数来处理或修改数组。

示例：数组求平均值

#include <stdio.h>

// 定义一个计算数组平均值的函数
double calculateAverage(int arr[], int size) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        sum += arr[i];
    }
    return (double)sum / size;
}

int main() {
    int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    double avg = calculateAverage(numbers, 5);
    printf("平均值为：%.2f\n", avg);
    
    return 0;
}

4.1. 使用指针遍历数组

C语言中的数组名其实是一个指向数组首元素的指针，因此我们可以使用指针来遍历数组。

示例：使用指针遍历数组

#include <stdio.h>

void printArrayUsingPointer(int *arr, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", *(arr + i));
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    printArrayUsingPointer(numbers, 5);
    
    return 0;
}

在这个例子中，printArrayUsingPointer 使用指针遍历数组并输出每个元素。

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5. 结论

本文详细介绍了C语言中的数组与函数的概念、基本语法、实际应用场景以及数组和函数的结合使用方式。通过丰富的代码实例，读者可以更好地理解和掌握这两个基础概念，并能够在实际项目中灵活应用。数组和函数在C语言编程中扮演着重要角色，熟练掌握它们将大大提升编写高效和可维护代码的能力。