一个C程序是如何从数组内部获取信息的？

Question

我相对编程比较新，所以当有人建议使用结构体数组（每个结构体都包含特定“项”的n个属性）比建立n个属性数组更快时，我发现我不知道足够关于数组的知识来支持或反驳这种说法。

我读了这篇文章： 如何在C/C++中内部工作数组 还有 基本数组教程 但我仍然不太明白C程序如何通过索引从数组中检索特定值。

显然，数组的数据元素存储在内存中相邻的位置，并且数组名称指向第一个元素。

C程序是否足够聪明，根据数据类型和索引进行算术运算，以找出目标数据的确切内存地址，还是程序必须以某种方式遍历到达目标数据之前的每个中间数据（如链接列表数据结构）？

更基本的是，如果程序通过其内存地址请求信息，机器如何找到它？

- user2127595

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编译器是由人编写的，而人足够聪明，可以处理数组算术运算。 - phuclv

很多关于内存访问的效率或低效性都与缓存友好性有关：https://dev59.com/eGQn5IYBdhLWcg3wn4NS - happydave

Answer 1

让我们来看一个更简单的例子。假设你有一个数组int test [10]，它在地址1000处存储如下：

1|2|3|4|5|6|7|8|9|10

编译器知道，例如，int是4个字节。数组访问公式如下：

baseaddr + sizeof(type) * index

结构体的大小就是其元素大小的总和加上编译器添加的任何填充。因此，这个结构体的大小为：

struct test {
  int i;
  char c;
}

可能是5。但由于填充的原因，也可能不是。

至于你最后一个问题，简单来说（这非常复杂），MMU使用页表将虚拟地址转换为物理地址，然后请求物理地址，如果它在缓存中，则返回，否则从主存中获取。

- Linuxios

Answer 2

你写道：

C程序是否聪明到足以根据数据类型和索引进行算术运算，以找出目标数据的确切内存地址？

是的，这正是它们所做的。 它们不会迭代遍历中间项（这样做也没有帮助，因为没有标记来指导每个项的开始和结束）。

- jeremycole

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那很有道理！ - user2127595

Answer 3

所以这就是整个诀窍，数组元素在内存中是相邻的。

当您声明一个数组时，例如：int A[10];
变量A是数组中第一个元素的指针。

现在来看索引部分，每当您执行A[i]时，就像执行*(A+i)一样。

索引只是到数组开头地址的偏移量，在指针算术中，请记住偏移量乘以数组数据类型的大小。

为了更好地理解这一点，请编写一些代码，声明一个数组并打印其地址，然后打印数组中每个元素的地址。 请注意，偏移量始终相同，并且等于您机器上数组的数据类型大小。

- Moha the almighty camel