數據結構與算法系列（二）：關於數組，我想探討兩個問題

前言

時間與空間複雜度之後還會繼續深刻，目前能夠先擱置一邊。

​ 數據結構與算法中，最基本的兩個結構就是：數組、鏈表。兩者最大的區別在於：數組存儲地址是連續的，鏈表存儲地址不是（徹底）連續的。

​ 數組能夠說的沒有多少，一是由於簡單；二是由於有不少文章都講的很詳細。因此咱們再也不贅述，本片對數組引出的兩個問題進行探討：

• 棧的生長方向以及數組的偏移
• 大小端問題

棧的生長方向及數組偏移

引用一張 linux 進程內存結構的圖，其中 stack 棧的生長方向是向下生長的，也就是向低地址生長，即好比從 0x10008 - 0x00010。windows的棧也是向下生長。而咱們都知道，數組的元素和其對應的地址是往大增加的：

好比：int a[2] = {0}， 其中數組 a 的地址爲0x00010，那麼a[1] 的地址應該是 0x00010 + 1 * sizeof(int) 。

正是由於這種區別，考慮到以下的 C 程序 ：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 5;
    int a[3] = {0};
    int j = 6;
	
    j = a[3];  // （1）
	
    printf("j is : %d", j); // (2)
    return 0;
}
複製代碼

運行後，輸出爲：

j is 5

爲何？

由於上述程序在執行 （1）以前，因爲（1）以前的變量都是局部變量，因此存儲在棧中。而上文說過了，棧的生長方向是向下的，且數組的元素地址是遞增的，因此（1）以前的內存（棧）佈局爲：

因此，當數組越界訪問 a[3] 時，就越界到了 i = 5 的位置，因此就會將 5 賦值給 j。

固然，實現上述結果的前提還有下面的兩點：

• i 和 數組 a 類型相同，或者說兩者的類型佔用字節數相同
• 所選用語言沒有對數組越界作出限制

這個程序還能夠進行擴展，留到下次進行分析。

大小端問題

上面是數組如何存儲的，那麼數組中的某一個元素又是如何存儲的？好比 int i = 5 ，其又是如何存儲的呢？

棧是一種數據結構，其本質是被操做系統管理的內存空間。變量 i 的存儲確定不是依靠操做系統來完成的，那麼是誰呢？

咱們寫好了某個語言的程序，程序須要轉換成機器語言即01010這種二進制語言纔可以被計算機識別，這一過程多是由編譯器來完成也多是由翻譯器來完成。

好比 i 轉換成機器語言後能夠用十六進制表示成 「0x00000005」（展開就是01010二進制），CPU須要讀取指令並執行，那麼當它收到這個數字時，又是如何解讀的呢？

假設 int 爲 4 字節大小，那麼一種解讀規則是：內存中的低位地址存儲 i 的高位字節，即：

0x00	0x1000
...	...
0x05	0x1003

這種存儲模式就稱爲 大端存儲

而另一種模式則反過來，以下表：

0x05	0x1000
...	...
0x00	0x1003

這種存儲模式就稱做爲 小端存儲。

只有編譯器（解釋器）和 CPU 對於多字節數據的存儲模式相統一，纔可以正確執行程序。

拓展閱讀

• 《深刻理解計算機系統》
• 大小端
• 進程模型