C语言入门：多维数组的初始化与内存布局

一、引言：为什么必须掌握多维数组？
在矩阵运算、图像像素存储、三维网格建模等场景中，多维数组是数据组织的核心工具。本文将从「初始化规则」「内存底层逻辑」「动态分配技巧」「性能优化」四大维度，结合 10 + 实战案例，带你彻底吃透这一 C 语言难点。

二、多维数组基础：从一维到 N 维的本质
2.1 一维数组：最基础的数据队列

// 完全初始化
int scores[5] = {85, 90, 78, 92, 88};
// 部分初始化（剩余元素自动补0）
int zeros[5] = {1, 2}; // 实际存储：1,2,0,0,0
// 省略长度（编译器自动计算）
char name[] = “C语言”; // 等价于 char name[4] = {‘C’,’语’,’言’,’\0′}

核心本质：一维数组是相同类型元素的连续内存块，下标 [i] 表示从首地址偏移 i*sizeof(类型) 的位置。

2.2 二维数组：数组的数组

数学上的 m 行 n 列矩阵，对应 C 语言 type arr[m][n]，本质是 包含 m 个一维数组（每行）的一维数组。

// 按行初始化（推荐写法，可读性强）
int matrix[2][3] = {
{1, 2, 3}, // 第0行
{4, 5, 6} // 第1行
};
// 紧凑写法（编译器自动按每行元素数分配）
int matrix[][3] = {1,2,3,4,5,6}; // 等价于2行3列，行数由总元素数/列数得出

关键规则：

二维数组必须指定列数，行数可省略（编译器通过总元素数计算）。
matrix[i] 本身是一维数组名，指向第 i 行的首元素。
2.3 三维及更高维：层层嵌套的逻辑结构
三维数组 type arr[a][b][c] 可理解为：

包含 a 个二维数组（每个二维数组是 b行c列）。
初始化时需用三层花括号：

// 3层立方体：2个立方体，每个立方体2行2列
int cube[2][2][2] = {
{ {1,2}, {3,4} }, // 第0个立方体
{ {5,6}, {7,8} } // 第1个立方体
};

维度扩展：N 维数组的本质是「N-1 维数组的一维数组」，初始化时需 N 层花括号包裹。