《第四章-筋骨淬炼》 C++修炼生涯笔记（基础篇）数组与函数

数组与函数详解

一、数组

1. 一维数组

(1) 定义方式

一维数组是存储相同类型元素的线性集合，定义时需要指定数据类型和数组长度。

定义方式	示例	说明
数据类型 数组名[数组长度];	int arr1[5];	定义长度为5的整型数组，未初始化
数据类型 数组名[数组长度] = {值1, 值2, ...};	int arr2[5] = {1,2,3,4,5};	定义并初始化（全部元素）
数据类型 数组名[] = {值1, 值2, ...};	int arr3[] = {1,2,3};	定义并初始化，数组长度自动推断

特点：

• 数组元素在内存中连续存储
• 数组索引从0开始
• 数组长度必须是常量表达式

// 正确示例
const int SIZE = 5;
int arr[SIZE] = {10, 20, 30, 40, 50};// 错误示例：长度不能是变量
int n = 5;
int wrong_arr[n];  // 编译错误

(2) 数组名的意义

数组名代表数组的首地址，是一个常量指针（不能修改指向）。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};cout << arr << endl;       // 输出数组首地址
cout << &arr[0] << endl;  // 输出第一个元素地址（与上面相同）
cout << sizeof(arr) << endl; // 输出整个数组大小（5*4=20字节）

(3) 元素逆置案例

将数组元素顺序颠倒的实现：

#include <iostream>
using namespace std;int main() {int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};int length = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 计算数组长度// 逆置算法：首尾交换for (int start = 0, end = length - 1; start < end; start++, end--) {int temp = arr[start];arr[start] = arr[end];arr[end] = temp;}// 输出结果：5 4 3 2 1for (int i = 0; i < length; i++) {cout << arr[i] << " ";}return 0;
}

(4) 一维数组冒泡排序⭐⭐⭐

冒泡排序是一种简单直观的排序算法：

#include <iostream>
using namespace std;int main() {int arr[] = {5, 3, 1, 4, 2};int length = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 冒泡排序（升序）for (int i = 0; i < length - 1; i++) {         // 外层循环：排序轮数for (int j = 0; j < length - 1 - i; j++) { // 内层循环：每轮比较次数if (arr[j] > arr[j+1]) {               // 前一个比后一个大，交换int temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;}}}// 输出排序结果：1 2 3 4 5for (int i = 0; i < length; i++) {cout << arr[i] << " ";}return 0;
}

2. 二维数组

(1) 定义方式

二维数组可看作"数组的数组"，常用于表示表格数据。

定义方式	示例	说明
数据类型 数组名[行数][列数];	int arr1[2][3];	定义2行3列的二维数组，未初始化
数据类型 数组名[行数][列数] = {{值1,值2,...}, {...}};	int arr2[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};	初始化所有元素（推荐）
数据类型 数组名[行数][列数] = {值1,值2,...};	int arr3[2][3] = {1,2,3,4,5,6};	按顺序初始化（自动填充）
数据类型 数组名[][列数] = {值1,值2,...};	int arr4[][3] = {1,2,3,4,5,6};	行数自动推断（列数必须指定）

内存布局：

行0: [1][2][3]
行1: [4][5][6]

(2) 数组名的意义

二维数组名代表整个二维数组的首地址，是一个指向一维数组的指针。

int arr[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};cout << arr << endl;        // 二维数组首地址
cout << arr[0] << endl;     // 第一行首地址
cout << arr[1] << endl;     // 第二行首地址
cout << &arr[0][0] << endl; // 第一个元素地址

(3) 考试成绩统计案例

统计3名学生4门课程的成绩：

#include <iostream>
#include <iomanip> // 用于格式化输出
using namespace std;int main() {const int STUDENTS = 3;const int COURSES = 4;int scores[STUDENTS][COURSES] = {{85, 90, 78, 92},{76, 88, 95, 80},{92, 85, 90, 88}};// 打印表头cout << "学号\t语文\t数学\t英语\t综合\t总分\t平均分" << endl;// 计算每个学生的总分和平均分for (int i = 0; i < STUDENTS; i++) {int total = 0;cout << i+1 << "\t";// 输出各科成绩并计算总分for (int j = 0; j < COURSES; j++) {cout << scores[i][j] << "\t";total += scores[i][j];}// 计算并输出总分和平均分double average = static_cast<double>(total) / COURSES;cout << total << "\t" << fixed << setprecision(1) << average << endl;}return 0;
}

输出结果：

学号    语文    数学    英语    综合    总分    平均分
1       85      90      78      92      345     86.2
2       76      88      95      80      339     84.8
3       92      85      90      88      355     88.8

二、函数

1. 函数定义与调用

函数是完成特定功能的代码块，提高代码复用性。

基本结构：

返回值类型 函数名(参数列表) {// 函数体return 返回值; // void函数可省略return
}

示例：

#include <iostream>
using namespace std;// 函数定义
int add(int a, int b) {return a + b;
}int main() {// 函数调用int result = add(3, 4);cout << "3+4=" << result << endl; // 输出：7return 0;
}

2. 参数传递方式

传递方式	特点	示例	是否影响实参
值传递	复制参数值	void func(int a) {...}	否
地址传递	传递内存地址（指针）	void func(int *p) {...}	是
引用传递	创建变量的别名（推荐）	void func(int &r) {...}	是

对比示例：

#include <iostream>
using namespace std;// 值传递（不影响实参）
void changeValue(int a) {a = 100;
}// 地址传递（影响实参）
void changeByPointer(int *p) {*p = 200;
}// 引用传递（影响实参）
void changeByReference(int &r) {r = 300;
}int main() {int num = 10;changeValue(num);cout << num << endl; // 输出：10changeByPointer(&num);cout << num << endl; // 输出：200changeByReference(num);cout << num << endl; // 输出：300return 0;
}

3. 函数常见样式

函数样式	示例	说明
无参无返回值	void sayHello() {...}	执行操作，不返回结果
有参无返回值	void printSum(int a, int b)	接收参数，执行操作
无参有返回值	int getRandom() {...}	生成并返回数据
有参有返回值	int max(int a, int b) {...}	接收参数，计算并返回结果

4. 函数声明

函数声明告诉编译器函数的存在，定义可以放在后面或其他文件。

#include <iostream>
using namespace std;// 函数声明（可以多次）
int multiply(int a, int b);int main() {cout << multiply(5, 6) << endl; // 输出：30return 0;
}// 函数定义（只能一次）
int multiply(int a, int b) {return a * b;
}

5. 函数的分文件编写⭐⭐⭐

将函数声明放在头文件(.h)，定义放在源文件(.cpp)，提高代码组织性。

项目结构：

project/
├── main.cpp
├── math_utils.h  // 头文件
└── math_utils.cpp // 源文件

math_utils.h：

#pragma once // 防止头文件重复包含// 函数声明
int add(int a, int b);
int subtract(int a, int b);

math_utils.cpp：

#include "math_utils.h"// 函数定义
int add(int a, int b) {return a + b;
}int subtract(int a, int b) {return a - b;
}

main.cpp：

#include <iostream>
#include "math_utils.h" // 包含自定义头文件using namespace std;int main() {cout << "10 + 5 = " << add(10, 5) << endl;cout << "10 - 5 = " << subtract(10, 5) << endl;return 0;
}

6. 综合函数知识点案例

实现数组处理工具集：

array_utils.h：

#pragma once// 打印数组
void printArray(int arr[], int size);// 数组求和
int arraySum(int arr[], int size);// 查找最大值
int findMax(int arr[], int size);

array_utils.cpp：

#include <iostream>
#include "array_utils.h"using namespace std;void printArray(int arr[], int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {cout << arr[i] << " ";}cout << endl;
}int arraySum(int arr[], int size) {int sum = 0;for (int i = 0; i < size; i++) {sum += arr[i];}return sum;
}int findMax(int arr[], int size) {int max = arr[0];for (int i = 1; i < size; i++) {if (arr[i] > max) {max = arr[i];}}return max;
}

main.cpp：

#include <iostream>
#include "array_utils.h"using namespace std;int main() {int numbers[] = {12, 45, 23, 67, 34, 89};int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);cout << "原始数组: ";printArray(numbers, size);cout << "数组总和: " << arraySum(numbers, size) << endl;cout << "最大值: " << findMax(numbers, size) << endl;return 0;
}

三、数组与函数的结合应用

数组作为函数参数时，实际传递的是数组首地址，函数内部可以修改原始数组。

#include <iostream>
using namespace std;// 修改数组元素
void doubleElements(int arr[], int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {arr[i] *= 2; // 修改原始数组}
}// 打印数组
void printArray(int arr[], int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {cout << arr[i] << " ";}cout << endl;
}int main() {int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5};int size = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);cout << "原始数组: ";printArray(nums, size); // 1 2 3 4 5doubleElements(nums, size);cout << "加倍后数组: ";printArray(nums, size); // 2 4 6 8 10return 0;
}

总结

知识点	要点
一维数组	连续存储、索引从0开始、长度必须常量、数组名是首地址
二维数组	行优先存储、可看作一维数组的数组、初始化需指定列数
函数定义	包括返回类型、函数名、参数列表和函数体
参数传递	值传递（副本）、地址传递（指针）、引用传递（别名）
函数声明	提前告知编译器函数存在，定义可后置
分文件编写	头文件放声明(.h)，源文件放实现(.cpp)，提高代码可维护性
数组与函数	数组作为参数时传递地址，函数内可修改原始数组

掌握数组和函数是C++编程的基础，通过合理组织代码结构和数据存储，可以构建更复杂、高效的程序系统。