数组为什么要从0开始?

数组在内存中申请了一段固定大小的连续的空间,在C 语言中数组名为数组的首地址,“下标”最确切的定义应该是“偏移(offset)”。

如果用 arr 来表示数组的首地址,arr[0] 就是偏移为 0 的位置,也就是首地址,arr[n] 就表示偏移 n 个 type_size 的位置,所以 arr[n] 的内存地址为:arr[n]_address = base_address + n * type_size

但是,如果数组从 1 开始计数,那 arr[n] 的内存地址就会变为:arr[n]_address = base_address + (n-1)*type_size
对比可知,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。

参考
  • 极客时间《数据结构与算法之美》