当前位置: 首页 > news >正文

为什么 C 语言数组是从 0 开始计数的?

C 语言等大多数编程语言的数组从 0 开始而不从 1 开始,有两个原因:

第一:地址计算更方便

C 语言从 0 开始的话,array[i] 的地址就正好是:

(array + i) 

如果是从 1 开始的话,就是

(array + i - 1) 

多一次计算,性能受影响,再扩展到二维数组的话 array[i][j] 从 0 开始的地址是:

(array + i * N + j) 

多整洁,而从 1 开始要变成

(array + (i - 1) * N + (j - 1)) 

更繁琐。并且用 1 开始的话,同一个地址用 “指针+偏移”寻址和用 “数组+下标” 寻址还不能统一,经常要换算,何必呢?

第二:计算机硬件系统就是从 0 开始寻址的

物理内存地址寻址,端口寻址都是从 0 开始的,比如 32 位电脑的内存,地址范围就是:

[0, 2 ^ 32 - 1]

刚好用一个 32 位整数就能表达,而如果内存从 1 开始寻址,那么 32 位电脑的地址范围就会变成:

[1, 2 ^ 32]

那么最高地址 2 ^ 32 就需要一个 33 位的整数才能表达了,纯粹浪费资源。

其他的端口地址,DMA 通道等也都遵从这个从 0 开始的原则,那么用 3 比特表示 DMA 通道的话,更好可以表达 8 个通道 (0 - 7),而从 1 开始的话,同样 3 比特就只能表达 7 个通道了(1 - 7),一样是在浪费资源。

所以贴近系统的语言自然选择遵从硬件设定,除了第一条说的寻址计算更简单外,也能和计算机系统保持一致性,同时还能统一指针寻址和数组寻址的用户体验。

Dijkstra 解释过编程语言这么做的原因只是遵从硬件设计:

The decision taken by the language specification & compiler-designers is based on the decision made by computer system-designers to start count at 0.

所以 C 语言数组从零开始,目的在于:1)性能更好;2)统一数组和指针寻址;3)遵从硬件寻址法。

除此之外还有一些理论上的原因。

第三:数学上的原因

除去数组索引外,Dijkstra 主张一切计数应该从 0 开始,并且写了一篇文章解释:

(点击 more/continue 继续)

Dijkstra: Why numbering should start at zero

他明确的批过 Fortran 和 Pascal 等从 1 开始的早期语言考虑不周:

他给出了无懈可击的理由,大概论点是,对于 2,3,4,…,12 的整数序列,有几种表述:

a)2 <= i < 13
b)1 < i <= 12
c)2 <= i <= 12
d)1 < i < 13

然后说明:

  • 对于左边 a <= x 比 a < x 的表述法更好,因为如果用 a < x 表示一个序列,你总要提供一个比第一个元素小一号的数字,不但恶心,往往不可能(存在最小的有理数,不存在最大有理数),所以 a <= x 的表述更好;
  • 对于右边 x < b 的表述比 x <= b 的表述更好,因为当 a = b 时,a <= x < b 可以表示一个空集,而 a <= x <= b 无法表示一个空集
  • 方案 a) 和方案 b) 可以一眼看出序列的长度。
  • 方案 a) 和方案 d) 更容易表述邻接的序列。

如此证明左闭右开的方案 a) a <= x < b 更适合表述表述一个序列。

Dijkstra 论证完 a <= x < b 更是更好的选择后,给出结论,长度为 N 的数组从 0 开始更好,因为 0 <= x < N 的表述比 1 <= x < N+1 更清晰。

扩展阅读:

别被忽悠了 Lua 数组真的也可以从 0 开始索引?

http://www.lryc.cn/news/473427.html

相关文章:

  • matlab线性度计算程序
  • 为什么NMOS管比PMOS管更受欢迎?
  • 【论文复现】短期电力负荷
  • pytest脚本常用的执行命令
  • OpenCv入门
  • 超详细的flex教程(面试必考)
  • C++的输入与输出
  • 上海剧某文化传播有限公司与喜某(上海)网络科技有限公司、上海喜某科技有限公司侵害著作权及不正当竞争纠纷案
  • 【c++篇】:模拟实现string类--探索字符串操作的底层逻辑
  • springboot配置logback.xml遇到的几个问题
  • MySQL 5.7与MySQL 8.0对比
  • 【代码随想录Day55】图论Part07
  • 软考在即!这些注意事项你提前了解!
  • CMake知识点
  • git ls-remote
  • 低代码平台如何通过AI赋能,实现更智能的业务自动化?
  • 计算疫情扩散时间
  • 【Windows11】24H2 内存占用高(截至10月31日)
  • 题目:多个字符从两端移动,向中间汇聚
  • 前端如何安全存储密钥,防止信息泄露
  • 银行电子户分账解决电商行业哪些问题
  • Web音乐库:SpringBoot实现的音乐网站
  • Rust: 加密算法库 ring 如何用于 RSA 数字签名?
  • Matplotlib 网格线
  • 钉钉机器人禅道消息通知@指派人
  • 我的新书出版啦!和大家聊聊写书的酸甜苦辣
  • 【福建医科大学附属第一医院-注册安全分析报告】
  • 第二届新生程序设计竞赛热身赛(C语言)
  • WebSocket和HTTP请求的区别
  • 【Python · Pytorch】人工神经网络 ANN(中)