在 C 语言中，数组是一组存储在连续内存位置中的数据项。到目前为止，我们已经学习了如何使用变量来存储单个值。而数组的用途在于，它允许我们通过一个变量来处理一组值。

数组中每个元素的物理位置由一个整数指定，称为索引。在 C 语言中，第一个索引始终从 0 开始（与某些其他语言如 MATLAB 不同，MATLAB 的索引从 1 开始）。

定义和索引数组

举个例子，假设我们要存储 5 个成绩。我们可以这样定义一个数组：

1int grades[5];

这条声明表示我们在内存中预留了 5 个整数大小的空间，并可以通过变量名 grades 来引用这块内存。需要注意的是，这里我们只是分配了内存空间，并未对数组元素进行初始化。当我们声明 grades 变量时，这些内存位置原本可能包含任意随机值，它们仍然保留在那里。我们可以通过索引访问这些值，例如：

1#include <stdio.h>
2
3int main(void)
4{
5  int grades[5];
6  int i;
7  for (i = 0; i < 5; i++) {
8    printf("grades[%d] = %d\n", i, grades[i]);
9  }
10  return 0;
11}

在第 8 行，grades[i] 访问的是数组中索引为 i 的元素当前存储的值。当你运行代码时，可能会看到不同的数值。

数组的底层机制

我们已经知道，数组的索引总是从 0 开始。此外还需要了解的是：一旦声明了一个固定大小的数组并分配了内存，其大小就固定不变了。也就是说，你无法动态扩展数组使其更大（或更小）。稍后我们会讨论使用 malloc 函数动态分配内存的情况，但目前请假设数组一旦声明，大小就是固定的。

1#include <stdio.h>
2
3int main(void)
4{
5  int grades[5];
6  printf("grades[5] = %d\n", grades[5]);
7  printf("grades[500] = %d\n", grades[500]);
8  return 0;
9}

实际上，编译器甚至不会给出警告。这凸显了 C 语言与其他高级语言（尤其是 Python 和 MATLAB 这类解释型语言）之间的根本区别——C 会严格按照你的指令执行，无论是否安全。

1. 一段连续的内存被“预留”出来供使用。预留的内存大小等于数组元素个数乘以所声明元素类型的大小。例如，当我们声明 int grades[5]; 时，系统会预留 20 字节（5 × 4 字节）的连续内存空间。

2. 变量名 grades 指向这段分配的内存块。实际上，grades 这个变量被赋予了数组第一个元素的内存地址（即预留的连续内存块的起始位置）。

注意：从技术上讲，可以说 grades 是指向数组第一个元素内存地址的一个 指针（关于指针的内容将在后续讲解）。

当你对 grades 数组进行索引操作时，比如 grades[0] 或 grades[3]，C 会根据数组起始地址（即 grades 指针）加上由索引值和基本类型大小决定的偏移量，定位到对应的内存位置。例如：

如你所见，这种缺乏“保护”的特性使得程序容易出现难以调试的错误。尤其危险的是，这一特性同样适用于向数组赋值。

现在我们已经能够定义数组，接下来就可以给它赋值并进行各种操作。