为什么很多编程语言中数组都从0开始编号

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来看，“下标”最确切的定义应该是“偏移（offset）”。

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]的内存地址就是

a[k]_address = base_address + k * type_size

我们拿一个长度为 10 的int 类型的数组int[] a = new int[10]来举例。

计算机给数组 a[10]，分配了一块连续内存空间 1000～1039，其中，内存块的首地址为 base_address = 1000。

计算机会给每个内存单元分配一个地址，计算机通过地址来访问内存中的数据。

当计算机需要随机访问数组中的某个元素时，它会首先通过下面的寻址公式，计算出该元素存储的内存地址：

a[i]_address = base_address + i * data_type_size //data_type_size 表示数组中每个元素的大小。
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

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。

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。但也有一些语言中，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。