数据结构与算法系列（二）：关于数组，我想探讨两个问题

前言

时间与空间复杂度之后还会继续深刻，目前能够先搁置一边。

​ 数据结构与算法中，最基本的两个结构就是：数组、链表。两者最大的区别在于：数组存储地址是连续的，链表存储地址不是（彻底）连续的。

​ 数组能够说的没有多少，一是由于简单；二是由于有不少文章都讲的很详细。因此咱们再也不赘述，本片对数组引出的两个问题进行探讨：

• 栈的生长方向以及数组的偏移
• 大小端问题

栈的生长方向及数组偏移

引用一张 linux 进程内存结构的图，其中 stack 栈的生长方向是向下生长的，也就是向低地址生长，即好比从 0x10008 - 0x00010。windows的栈也是向下生长。而咱们都知道，数组的元素和其对应的地址是往大增加的：

好比：int a[2] = {0}， 其中数组 a 的地址为0x00010，那么a[1] 的地址应该是 0x00010 + 1 * sizeof(int) 。

正是由于这种区别，考虑到以下的 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;
}
复制代码

运行后，输出为：

j is 5

为何？

由于上述程序在执行 （1）以前，因为（1）以前的变量都是局部变量，因此存储在栈中。而上文说过了，栈的生长方向是向下的，且数组的元素地址是递增的，因此（1）以前的内存（栈）布局为：

因此，当数组越界访问 a[3] 时，就越界到了 i = 5 的位置，因此就会将 5 赋值给 j。

固然，实现上述结果的前提还有下面的两点：

• i 和 数组 a 类型相同，或者说两者的类型占用字节数相同
• 所选用语言没有对数组越界作出限制

这个程序还能够进行扩展，留到下次进行分析。

大小端问题

上面是数组如何存储的，那么数组中的某一个元素又是如何存储的？好比 int i = 5 ，其又是如何存储的呢？

栈是一种数据结构，其本质是被操做系统管理的内存空间。变量 i 的存储确定不是依靠操做系统来完成的，那么是谁呢？

咱们写好了某个语言的程序，程序须要转换成机器语言即01010这种二进制语言才可以被计算机识别，这一过程多是由编译器来完成也多是由翻译器来完成。

好比 i 转换成机器语言后能够用十六进制表示成 “0x00000005”（展开就是01010二进制），CPU须要读取指令并执行，那么当它收到这个数字时，又是如何解读的呢？

假设 int 为 4 字节大小，那么一种解读规则是：内存中的低位地址存储 i 的高位字节，即：

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

这种存储模式就称为 大端存储

而另一种模式则反过来，以下表：

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

这种存储模式就称做为 小端存储。

只有编译器（解释器）和 CPU 对于多字节数据的存储模式相统一，才可以正确执行程序。

拓展阅读

• 《深刻理解计算机系统》
• 大小端
• 进程模型