数组:为什么很多编程语言中数组都从0开始编号?
- 从数组存储的内存模型上看,"下标"最确切的定义应该是"偏移"。前面也讲到,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]的内存地址只需要用这个公式:
a[k]_address = base_address + k * type_size
复制代码
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
复制代码
对比两个公式,我们不难发现,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
不过,我认为上面解释得再多都算不上压倒性的证明,说数组起始编号非 0 开始不可。所以我觉得最主要的原因可能是历史原因。
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。甚至还有一些语言支持负数下标,比如 Python。