[.net]数组

　　在C语言中,数组是比较简单，也使用比较多的一种基础的数据结构。常用的有一维数组，二维数组等。但是在C#中，使用最多的是List,Dictionary等一些集合类，因为用他们来操作同类型的数据，比数组更加方便。当然，C#的数组Array也通过实现一些接口，提供了访问和操作数据的一些便捷方法。而在C语言中，都是比较不容易实现或者使用不方便。这也就是C#作为一门面向对象的语言的好处，虽然由此带来的性能损失，尤其在做算法相关的问题的时候。但退一步讲，在如今硬件资源比较丰富的情况下，日常场景中，这种性能损失还是可以接受的。

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　　接下来就聊聊C#种数组的那些事儿。

　　1.数组基本概念：

　　　　　　学习C#数组，首先需要明确一点，C#的数组是引用类型，即使数据基类型是值类型。作为引用类型，自然就会有类型对象指针，同步索引块，开销字段（overhead）等。

　　2.C#数组分类：

　　　　　　C#支持多维数组，也支持交错数组。并且他们都可以是非0基的。所谓非0基，是指数组第一个元素的索引不是从0开始。相应的，.Net CLR本身支持非0基数组，但是CLS规范规定所有数组都应该是0基数组，主要是为了兼容性和跨平台性，毕竟.Net家族除了C#还有VB，F#，C++(托管的)等语言。
　　　　　　概念解释：
　　　　　　一维0基数组：它又称为SZ数组（Single-dimension,Zero-based）或者向量。它的性能是最好的，因为编译器可以为他生成特殊的IL指令，实现JIT编译时候的优化，诸如以下指令（newarr,ldelem,ldelema,ldlen,stelem）。

　　　　　　　　　　使用如下：

int[] nums=new int[10];

　　　　　　多维数组：又称矩形数组。从行列的角度来考虑的话，它的每一行的列数都必须时相等的。

　　　　　　　　　　使用如下:

int[,] nums=new int[10,10];

 

　　　　　　交错数组：用行列的角度来考虑的画，它的每一行的列数可以不相同。

int[][] nums=new int[10][];
for(int i=0;i<10;i++)
{
      nums[i]=new int[10];//交错数组，各数组长度可不一样
}

　　　　　　　　　交错数组这个定义方式，非常类似于C语言中的动态多维数组，在C语言中，我们常用以下方法来开辟动态的二维数组

int i;
int** nums=(int**) malloc(sizeof(int*)*10);
for(i=0;i<10;i++)
{
    nums[i]=(int*)malloc(sizeof(int)*10);//这儿10是个实例，更具需求设置
}

　　　　　　　　　二者的定义的确有相似的地方，但应该注意到他们在本质上时不同的。

 

 

　　3.数组索引:

　　　　　　数组的索引是数组的一个很核心的概念，因为我们对数组的访问一般都是通过索引来实现的，但对索引的不当处理，可能导致程序终止。

　　　　　　在C语言中，数组的索引控制都需要程序员来实现。如果发生索引超出数组范围，导致越界访问内存数据，甚至修改内存数据，这些都是不可察觉的，但无疑它为系统的奔溃留下了伏笔；

　　　　　　在C#中，由于CLR要保证数据的安全，CLR在运行代码的时候，如果检测到数组索引超出范围，会立即抛出System.IndexOutOfRangeException异常，从而终止错误的继续。当然也可以使用unsafe关键字，来忽略CLR的这种默认行为。

　　　　　　C#支持非0基数组，意味着数组可以的索引可以从非0的数开始，可以使用Arrary.CreatInstance()方法来创建下限非零数组。

 

　　4.数组元素初始化：

　　　　　C#中为数组的初试化提供了一些甜蜜的语法糖。通常我们用以下几种方式来初始化一个数组。
　　　　　　

int[] age=new int[]{10,20,30};//大括号中的数据项称为数组初始化器（arrar,initializer）
var age=new int[]{10,20,30}
var age=new [] {10,20,30};//隐式类型推断

　　　　　C#的隐式类型推断为创建一个数组提供了良好的支持。

　　5.数组转型：

　　　　　　类型转换是编程种很常见的一件事儿，我们把数组的类型转换又称为数组协变性（array convariance），在数组的转型的时候，需要满足以下几点条件：
　　　　　　①数组维数相同
　　　　　　②基类型存在隐式或显式类型转化
　　　　　　需要注意以下几点：

　　　　　　　　CLR不允许值类型数组转型为其他任何类型数组，但可以通过Array.Copy()变通实现。
　　　　　　　　Array.Copy()：支持装箱，拆箱，以及加宽基元类型（比如int到double的转变），但它是浅拷贝，即如果数组基类型是引用类型，则只复制其引用。
　　　　　　　　System.Buffer.BliockCopy() 支持基元类型，但不具有转型能力
　　　　　　　　System.Array.ConstrainnedCopy() 不支持装箱、拆箱和向下类型转化（父类到子类的转换），但它是可靠的，数据安全的，要么成功复制一个数组，要么不会修改目标数组的任何数据

　　6.数组接口：

　　　　　　数组实现了一些常用的接口，相当于给数组插上了访问的翅膀。
　　　　　　System.Array数组基类实现了ICollection,IEnumerable,IList的非泛型版本，因为多维数组和非0基数组的原因，没有实现泛型版本（原因我也不太清楚）
　　　　　　CLR单独为一维0基数组实现了泛型版本接口，包括其基类型，但是System.ValueType和Object除外

　　7.数组做参数：

　　　　　　在使用中，不可避免的要把数组作为一个参数来使用，那么在使用的时候，需要注意以下几点
　　　　　　①作为方法实参时传递的是引用；
　　　　　　②如果需要返回一个数组类型的字段，建议使用Array.Copy()，返回一个从该字段复制的数组，这么做是为了保证OOP的开放封闭原则，因为通常字段是私有的，不能被外部方法修改的和使用的；
　　　　　　③对于返回数组的方法，如果数组元素个数为0，仍不建议返回一个null,而是应该返回一个空的数组，这么做的目的在于对于方法返回参数的使用这来说，免去了null判断，防止产生空引用异常的错误。

 

　　8.数组原理：

　　　　　　实际在CLR内部只支持两种类型数组：一维0基数组 和 下限未知的一维或多维数组；
　　　　　　一维0基数组：可以使用特殊的IL指令（newarr,ldelem,ldelema,ldlen,stelem），让编译器产生优化代码。比如索引检查发生的时刻提前，循环判断的提前的。
　　　　　　下限未知的一维或多维数组：每次数组访问前验证索引有效性

　　一些使用C#数组的建议：

　　①用交错数组代替矩形数组
　　②Unsafe关键字访问数组时可关闭索引上下限检查，支持常见的值类型和值类型结构（在fixed语句中）

　　③可以在线程栈上分配数组，利用stackalloc语句，类似于C语言alloca语句 ，条件是必须为一维0基数组，数组基类型为值类型

 

内容均来自于Jeffrey Richter的《CLR Via C#》第四版一书，以及个人总结和心得。学习深入了解C#,建议从这本书开始学习。