上一篇已經學會如何宣告陣列、使用索引存取元素，並搭配迴圈處理全部資料。這一篇要繼續往下理解：陣列為什麼能透過索引快速找到元素？陣列名稱又為什麼和指標有關？

這些語法表面上看起來不太一樣，幕後其實都和同一件事有關：陣列元素在記憶體中的排列方式。

陣列使用連續的記憶體空間

陣列不只是把資料放在同一個名稱底下，它還會讓所有元素在記憶體中一個接一個排列，中間不會穿插其他資料。這就是所謂的連續記憶體空間。

可以寫一支程式，實際印出陣列中每個元素的數值與記憶體位址：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int scores[5] = {80, 90, 75, 60, 85};

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("scores[%d] = %d，記憶體位址：%p\n",
               i,
               scores[i],
               (void *)&scores[i]);
    }

    return 0;
}

%p 是 printf() 用來輸出記憶體位址的格式，(void *) 則把位址轉成 %p 預期接收的通用指標型態。

某一次執行的輸出如下：

scores[0] = 80，記憶體位址：0x16dafa5a0
scores[1] = 90，記憶體位址：0x16dafa5a4
scores[2] = 75，記憶體位址：0x16dafa5a8
scores[3] = 60，記憶體位址：0x16dafa5ac
scores[4] = 85，記憶體位址：0x16dafa5b0

記憶體位址每次執行時可能不同，但這次的結果清楚顯示，位址尾數依序是 a0、a4、a8、ac、b0，每次都增加 4 bytes。這表示這個環境中的 int 占用 4 bytes，也驗證了陣列元素會連續存放。

因為排列方式很規律，電腦可以利用下面的概念直接算出某個元素的位置：

元素位址 = 陣列起始位址 + 索引 × 每個元素的大小

所以 scores[3] 的位址
= 0x16dafa5a0 + 3 × 4 bytes
= 0x16dafa5a0 + 12 bytes
= 0x16dafa5ac

所以，無論要讀取第一個元素還是第一千個元素，只要知道索引，就可以直接找到它，不需要從頭逐一尋找。使用索引存取陣列元素的時間複雜度是 O(1)。

陣列名稱和指標有什麼關係？

陣列與指標是 C 語言中關係非常密切的兩個觀念。以下面的陣列為例：

int scores[5] = {80, 90, 75, 60, 85};

在大多數運算式中，陣列名稱 scores 會自動轉換成指向第一個元素的指標，因此下面的比較結果會成立：

scores == &scores[0]

& 是取址運算子，所以 &scores[0] 代表「取得第一個元素的記憶體位址」。

因此，下面兩種寫法會取得相同的元素：

scores[2]
*(scores + 2)

這裡的 * 是解參照運算子，用來透過記憶體位址取出裡面的數值。因此兩種寫法得到的都是 75：

scores[i] 等價於 *(scores + i)

這裡的 scores + 2 不是把記憶體位址單純加上 2 bytes。因為 scores 指向 int，指標加上 2 時，會往後跨過兩個 int 元素的距離。假設一個 int 占用 4 bytes，實際上就是往後移動 8 bytes，到達 scores[2] 的位置。

可以先把陣列名稱想成：它固定在第一個元素的位置。我們不能讓 scores 自己往後移：

scores++; // 錯誤

不過，陣列裡面的資料還是可以修改：

scores[0] = 100; // 正確

所以，陣列不是指標；只是在很多情況下，陣列名稱會被當成第一個元素的位址使用。現在先記住這點就可以了。

將陣列傳入函式

如果要讓函式處理陣列，可以把陣列名稱傳給函式：

#include <stdio.h>

void printScores(int scores[], int length) {
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        printf("%d ", scores[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main(void) {
    int scores[5] = {80, 90, 75, 60, 85};

    printScores(scores, 5);

    return 0;
}

在函式的參數中，int scores[] 會被視為 int *scores，也就是指向第一個元素的指標。函式無法只靠這個指標知道陣列共有幾個元素，因此通常還要另外傳入陣列長度，例如上面的 length。

小結

陣列的元素會連續存放在記憶體中，因此電腦可以根據起始位址、索引與元素大小，直接計算出指定元素的位置。這也是陣列能在 O(1) 時間內存取指定元素的原因。

今日重點：

陣列的元素會連續存放在記憶體中。
相鄰元素的位址差距，等於一個元素所占的空間。
取址運算子 & 用來取得位址，解參照運算子 * 用來透過位址取值。
陣列名稱在大多數運算式中會轉換成第一個元素的位址，但陣列本身不是指標。
使用 scores[i] 與 *(scores + i) 可以取得同一個元素。
將陣列傳入函式時，通常需要另外傳入元素數量。

看懂陣列在記憶體中的樣子後，下一篇我們就繼續觀察：為什麼陣列能快速存取元素，但在中間插入或刪除資料時，卻需要大家一起「搬家」。