产业气象站|而不是从1开始?,漫话:如何给女朋友解释为什么计算机从0开始计数( 二 )


有了指针之后 , 我们可以使用int*pr=arr的方式初始化一个指针 , 那么 , 这时候 , 指针pr也会指向数组的内存空间的第一个内存单元的地址 。
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那有了数组和指针 , 想要使用这块内存第一个内存单元存储一个变量的时候 , 就需要想办法表示这第一个空间 。
那么 , BCPL的作者采用了0作为数组第一个元素的下标 , 因为他认为 , 数组的下标应该和指针的偏移量是相对应的 。 这样在使用第一个内存单元的时候 , 直接使用arr[0]或者*(p+0)就可以了 。
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因为指针*(p+0)这种表达形式中的0表示的是偏移量 , 所以 , 无论数组的下标从几开始 , *(p+0)都是用于存取内存中的p+0位址的值 , 也就是0X0000001这块内存单元的值 。
试想一下 , 如果使用1作为数组的起始下标 , 那么arr1就应该指向0X0000001这块内存 , 但是*(p+1)按照偏移量的计算方式 , 需要指向0X0000005这块内存 。 这种情况下 , 如果想要让*(p+1)和arr[1]指向同一块内存 , 就需要额外做一次减法指令 。
因为几乎所有计算机结构 , 都借由位址和偏移量来表示直接引用内存 , 所以 , 像C语言这种使用0做为数组的第一个下标使得语言的实现上更加容易 。
但是值得一提的是 , 在C语言流行起来之前 , 还是有很多1-base的编程语言的 , 如FORTRAN、BASIC等编程语言的数组下标都是从1开始的 。
随着C语言的发扬光大 , 很多语言都参考了C语言的做法 。
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Python作者的解释
关于这个问题 , 之前也有网友在Twitter上询问过Python之父——GuidovanRossum , 他给出过正面回答 , 我把回答内容的翻译版贴在下面:
我记得自己就这个问题思考过很久;Python的祖先之一ABC语言 , 使用的索引是从1开始的(1-basedindexing) , 而对Python语言有巨大影响的另一门语言 , C语言的索引则是从0开始的 。
我最早学习的几种编程语言(Algol,Fortran,Pascal)中的索引方式 , 有的是1-based的 , 有的是从定义的某个变量开始(variable-basedindexing) 。 而我决定在Python中使用0-based索引方式的一个原因 , 就是切片语法(slicenotation) 。
让我们来先看看切片的用法 。 可能最常见的用法 , 就是“取前n位元素”或“从第i位索引起 , 取后n位元素”(前一种用法 , 实际上是i==起始位的特殊用法) 。 如果这两种用法实现时可以不在表达式中出现难看的+1或-1 , 那将会非常的优雅 。
使用0-based的索引方式、半开区间切片和缺省匹配区间的话(Python最终采用这样的方式) , 上面两种情形的切片语法就变得非常漂亮:a[:n]和a[i:i+n] , 前者是a[0:n]的缩略写法 。
如果使用1-based的索引方式 , 那么 , 想让a[:n]表达“取前n个元素”的意思 , 你要么使用闭合区间切片语法 , 要么在切片语法中使用切片起始位和切片长度作为切片参数 。
半开区间切片语法如果和1-based的索引方式结合起来 , 则会变得不优雅 。
而使用闭合区间切片语法的话 , 为了从第i位索引开始取后n个元素 , 你就得把表达式写成a[i:i+n-1] 。


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