为什么很多编程语言中数组都从0开始编号

天涯浪子 提交于 2020-02-13 10:35:25

寻址方式的原因

从数组存储的内存模型上来看,“下标”最确切的定义应该是“偏移(offset)”。

如果用 a 来表示数组的首地址,a[0]就是偏移为 0 的位置,也就是首地址。

a[k]就表示偏移 k 个 type_size 的位置,所以计算 a[k]的内存地址就是

a[k]_address = base_address + k * type_size

我们拿一个长度为 10 的 int 类型的数组 int[] a = new int[10]来举例。

计算机给数组 a[10],分配了一块连续内存空间 1000~1039,其中,内存块的首地址为 base_address = 1000。

计算机会给每个内存单元分配一个地址,计算机通过地址来访问内存中的数据。

当计算机需要随机访问数组中的某个元素时,它会首先通过下面的寻址公式,计算出该元素存储的内存地址: 

a[i]_address = base_address + i * data_type_size  //data_type_size 表示数组中每个元素的大小。

 但是,如果数组从 1 开始计数,那我们计算数组元素 a[k]的内存地址就会变为

a[k]_address = base_address + (k-1)*type_size

从 1 开始编号,每次随机访问数组元素都多了一次减法运算,对于 CPU 来说,就是多了一次减法指令。

数组作为非常基础的数据结构,通过下标随机访问数组元素又是其非常基础的编程操作,效率的优化就要尽可能做到极致。

所以为了减少一次减法操作,数组选择了从 0 开始编号,而不是从 1 开始。

历史原因

C 语言设计者用 0 开始计数数组下标,之后的 Java、JavaScript 等高级语言都效仿了 C 语言。

或者说,为了在一定程度上减少 C 语言程序员学习 Java 的学习成本,因此继续沿用了从 0 开始计数的习惯。

实际上,很多语言中数组也并不是从 0 开始计数的,比如 Matlab。(从1开始)

甚至还有一些语言支持负数下标,比如 Python。

易学教程内所有资源均来自网络或用户发布的内容,如有违反法律规定的内容欢迎反馈
该文章没有解决你所遇到的问题?点击提问,说说你的问题,让更多的人一起探讨吧!