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为什么编程语言的数组下标从0开始?

为什么编程语言的数组下标从0开始?

作者: 本一和他的朋友们 | 来源:发表于2019-10-15 11:42 被阅读0次

    举个例子,一个小孩子将5个玩具从筐里拿出来,他是这么计数的:1,2,3,4,5 。而在编程领域,从数组里取值,是这么计数的:0,1,2,3,4。
    是不是很神奇,那为何编程领域要这么做的?
    通过查找资料和文章,发现原因如下:

    原因1:历史原因,别人是这么干的

    C语言设计者用0开始计数数组下标,之后的Java,JavsScript等高级语言都模仿了C语言,或者说,为了在一定成都上减少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,也有其他语言中数组并不是从0开始的,比如Matlab,甚至还有一些语言支持负数下标,比如Python。

    原因2:底层为了性能

    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”。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[n]就表示偏移n个type_size 的位置,所以计算a[n]的内存地址只需要下边这个公式:

    a[n]_address = base_address + n * type_size
    

    但是,如果数组从1开始计数,那么计算数组元素的a[n]的内存地址就会变成

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

    对比两个公式,如果从1开始编号,每次随机访问数组就多了一次减法运算,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非常基础的编程操作,效率的优化要尽可能做到极致。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。

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