1. 前言
陣列初始化的重要性
在 C 語言中，陣列的初始化是一個非常重要的過程。如果沒有正確初始化陣列，可能會存放未定義的值，導致不可預期的行為或嚴重的錯誤。這不僅會降低程式的可靠性，也可能在除錯時花費大量時間。
例如，請看以下這個未初始化的陣列：
int array[5];
printf("%dn", array[0]); // 可能會輸出未定義的值在這段程式碼中，由於 array[0] 的值尚未初始化，因此有可能輸出隨機的結果。為了避免這類問題，學習如何用 0 初始化陣列是非常重要的。
本文的目的
本文將詳細解說 C 語言中陣列的初始化方法，特別是如何將所有元素設為 0。文章會以簡單範例帶領初學者，從基礎到進階逐步理解陣列初始化的概念。此外，還會介紹實務中常用的最佳做法與常見問題，幫助讀者建立完整的知識體系。
從下一節開始，我們將深入探討陣列的基本宣告與初始化方法。
2. 陣列的宣告與初始化基礎
什麼是陣列？
陣列是一種資料結構，用來儲存相同型別的多個數據。在 C 語言中，使用陣列可以有效率地管理多個值。宣告陣列的方式如下：
int array[5];這段程式碼宣告了一個含有 5 個 int 型態元素的陣列 array。但在這個階段，陣列內的元素尚未初始化，可能包含不確定的值。
陣列的基本初始化方式
要初始化陣列，可以在宣告時指定初始值。例如，以下程式會將 5 個元素都初始化為 0：
int array[5] = {0};這樣寫會使所有元素都被設為 0，這種方法稱為靜態初始化，簡單且直觀。
3. 三種將陣列初始化為 0 的方法
3.1 靜態初始化
靜態初始化是在宣告陣列時，同時將所有元素初始化為特定的值。這種方法簡單、可讀性高，因此被推薦作為陣列初始化的基本做法。
以下是靜態初始化的範例：
int array[5] = {0}; // 所有元素皆初始化為 0這段程式碼將 array 陣列中的五個元素全部設為 0。在 C 語言中，如果只指定一個初始值（此例為 0），其餘元素也會自動被初始化為同樣的值。
優點
- 簡單直觀。
- 程式碼可讀性高。
- 在編譯時處理，沒有執行期的額外負擔。
缺點
- 陣列大小固定，無法動態變更。
3.2 使用 memset 函數
memset 是標準函式庫提供的函數，可以將陣列或記憶體區域填入特定的值。在需要將陣列初始化為 0 時，常常會使用這個方法。
以下是使用 memset 的範例：
#include <string.h>
int main() {
int array[5];
memset(array, 0, sizeof(array)); // 將所有元素初始化為 0
return 0;
}說明
memset的第一個參數是要初始化的記憶體區域，第二個參數是要填入的值，第三個參數是要初始化的位元組數。- 這裡透過
sizeof(array)計算整個陣列的大小，並將所有元素設為 0。
優點
- 適用於大小不明的陣列或動態陣列。
- 泛用性高，可應用於多種情境。
缺點
- 需注意型別問題。由於
memset是以位元組為單位操作，對整數或浮點數型態進行初始化時，可能會產生非預期的行為。
3.3 使用迴圈
也可以透過迴圈手動將每個元素初始化。這種方法適合在陣列大小或初始化條件是動態決定時使用。
以下是使用迴圈的範例：
int main() {
int array[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
array[i] = 0; // 逐一初始化每個元素
}
return 0;
}優點
- 適合動態陣列或需要特定條件初始化的情況。
- 可自訂性高。
缺點
- 程式碼較冗長。
- 與靜態初始化或
memset相比，需要更多程式碼。
4. 二維與多維陣列的初始化
4.1 二維陣列的基本初始化方法
二維陣列由列與行組成，常用於儲存表格型資料。在 C 語言中，可以透過以下方式初始化二維陣列：
int matrix[3][3] = {
{0, 0, 0},
{0, 0, 0},
{0, 0, 0}
};這段程式碼宣告了一個 3×3 的二維陣列 matrix，並將所有元素初始化為 0。
也可以使用簡化的寫法：
int matrix[3][3] = {{0}};在這種寫法下，matrix[0][0] 被設為 0，而其餘的元素也會依照 C 語言的初始化規則自動填充為 0。
優點
- 與靜態初始化相同，簡潔且可讀性高。
- 當所有元素需設為相同值時非常方便。
缺點
- 陣列大小固定，無法動態更改。
4.2 使用 memset 初始化二維陣列
也可以使用 memset 初始化二維陣列。但要注意的是，memset 是以位元組為單位操作，因此必須留意型別，以確保符合預期行為。
#include <string.h>
int main() {
int matrix[3][3];
memset(matrix, 0, sizeof(matrix)); // 將整個二維陣列設為 0
return 0;
}優點
- 即使陣列大小可變，也能適用。
- 可用簡短的程式碼初始化整個多維陣列。
缺點
- 若未注意型別，可能導致非預期行為。
4.3 使用迴圈初始化多維陣列
若要手動初始化多維陣列，可以使用巢狀迴圈。這種方式在需要根據條件初始化特定元素時特別有用。
int main() {
int matrix[3][3];
for (int i = 0; i < 3; i++) {
for (int j = 0; j < 3; j++) {
matrix[i][j] = 0; // 逐一初始化每個元素
}
}
return 0;
}優點
- 可以依條件進行彈性化初始化。
- 適用於動態陣列或大小未知的情況。
缺點
- 程式碼較長，可讀性下降。
- 比靜態初始化或
memset冗長。
4.4 多維陣列的應用
即使是三維以上的陣列，初始化的方法仍然相同。可以透過靜態初始化或迴圈將其填入特定值。
以下範例示範如何初始化三維陣列：
int cube[2][3][3] = {{{0}}};這段程式碼將所有元素設為 0。此外，也可以透過迴圈來動態初始化。
5. 陣列初始化的最佳實踐
5.1 何時進行陣列初始化
陣列初始化的時機會依照程式設計方式與用途不同而有所差異。以下分別比較全域變數與區域變數的情況：
- 全域變數
全域變數會自動初始化為 0。因此，雖然不一定要明確指定初始化，但為了讓程式意圖更清楚，建議仍然寫出初始化。
int globalArray[5]; // 自動初始化為 0- 區域變數
區域變數不會自動初始化，內容可能是不定值，因此必須明確初始化。
int localArray[5] = {0}; // 將所有元素初始化為 05.2 初始化方法的選擇基準
選擇陣列初始化方法時，可以依照以下基準：
- 固定大小的陣列
建議使用靜態初始化，簡單且沒有執行期的額外負擔。
int array[5] = {0};- 動態建立的陣列
可使用memset或迴圈，適合在陣列大小於執行時決定的情況。
int *dynamicArray = malloc(10 * sizeof(int));
memset(dynamicArray, 0, 10 * sizeof(int)); // 初始化動態陣列- 需要條件式初始化時
使用巢狀迴圈，能更靈活地依照條件進行設定。
for (int i = 0; i < 5; i++) {
for (int j = 0; j < 5; j++) {
if (i == j) {
matrix[i][j] = 1; // 對角線設為 1
} else {
matrix[i][j] = 0;
}
}
}5.3 提升可讀性的技巧
- 明確初始化
透過明確寫出初始化，可以讓其他開發者更容易理解程式意圖。
int array[5] = {0}; // 明確表達初始化- 善用註解
簡單描述初始化的目的，可提升程式維護性。
int matrix[3][3] = {{0}}; // 初始化二維陣列為 0- 保持程式簡潔
在大型專案中，盡量使用memset或靜態初始化，避免冗長的程式碼。
5.4 避免問題的注意事項
- 注意
memset的型別限制memset是以位元組操作，對int或float等型別可能產生非預期結果。
memset(array, 1, sizeof(array)); // 不會得到全為 1 的結果解決方式：若要以非 0 的值初始化，建議使用迴圈。
- 避免錯誤的陣列大小
若陣列大小指定錯誤，可能導致初始化錯誤或執行期錯誤。
int array[3] = {0, 1, 2, 3}; // 錯誤：超出陣列大小- 動態記憶體需釋放
若使用動態陣列，初始化後務必記得釋放記憶體。
free(dynamicArray);6. 常見問題（FAQ）
Q1: 如果只部分初始化陣列，未指定的元素會怎樣？
在 C 語言中，若部分初始化陣列，未指定的元素會自動設為 0。但這僅限於靜態初始化。請看以下範例：
int array[5] = {1, 2}; // 部分初始化在這段程式碼中，array[0] 被設為 1，array[1] 被設為 2，而 array[2] 到 array[4] 會自動初始化為 0。
注意事項
若在區域變數中這樣使用，超出陣列大小的存取可能會導致未定義行為。
Q2: 全域陣列沒初始化時會自動變成 0 嗎？
是的，在 C 語言中，全域範圍內宣告的陣列會自動初始化為 0。
int globalArray[5]; // 自動設為全為 0這是 C 語言的規則：靜態儲存區的變數會自動初始化為 0。相對地，區域變數不會自動初始化，因此需要特別注意。
Q3: 使用 memset 初始化陣列時要注意什麼？
memset 會以位元組操作記憶體，因此在整數型別或浮點數型別上使用時，可能導致非預期的結果。
int array[5];
memset(array, 1, sizeof(array)); // 可能不會得到預期結果在這個例子中，每個位元組都被設為 1，但因為 int 的記憶體配置方式，結果可能不同。因此 memset 通常只用來將陣列初始化為 0。
Q4: 有沒有簡單的方法初始化多維陣列？
最簡單的方法是使用靜態初始化。
int matrix[3][3] = {{0}};這段程式碼會將 matrix[0][0] 設為 0，並根據規則自動將其他元素也設為 0。如果只想初始化特定元素，可以使用迴圈：
for (int i = 0; i < 3; i++) {
for (int j = 0; j < 3; j++) {
matrix[i][j] = (i == j) ? 1 : 0; // 對角線元素設為 1
}
}Q5: 陣列初始化中的「未定義行為」是什麼？
如果在未初始化的情況下使用陣列，程式可能讀取到記憶體中的隨機值，這就是未定義行為。
int array[5]; // 未初始化
printf("%dn", array[0]); // 可能輸出隨機值未定義行為會導致程式不可預測，甚至造成安全性風險。因此區域變數務必要初始化。
Q6: 陣列大小能在之後修改嗎？
標準 C 陣列的大小無法改變。但可以透過動態記憶體配置來實現類似效果。
#include <stdlib.h>
int main() {
int *array = malloc(5 * sizeof(int)); // 建立大小為 5 的動態陣列
array = realloc(array, 10 * sizeof(int)); // 擴充到大小 10
free(array); // 釋放記憶體
return 0;
}使用動態陣列時，必須妥善管理記憶體（搭配 malloc 與 free）。
7. 總結
再次確認陣列初始化的重要性
在 C 語言中，陣列初始化對於確保程式的穩定性與安全性非常重要。若使用未初始化的陣列，可能導致未定義行為或錯誤，並產生不可預測的結果。本文詳細解說了如何將陣列初始化為 0，從基礎到進階都涵蓋。掌握這些技巧後，能讓你更安心地進行程式開發。
各種初始化方法比較
以下的表格比較三種主要的初始化方法，並回顧各自的特點：
| 方法 | 優點 | 缺點 | 適用情境 |
|---|---|---|---|
| 靜態初始化 | 簡單直觀；在編譯時完成處理。 | 不適用於動態陣列。 | 固定大小的陣列最適合。 |
memset | 能以簡潔程式碼快速初始化大量資料。 | 需注意位元組操作，避免型別錯誤。 | 動態陣列或大小於執行期決定的情況。 |
| 迴圈 | 彈性高；可依條件進行初始化。 | 程式碼可能較冗長。 | 需要依條件設定元素或需要高度客製化時。 |
依用途推薦的初始化方式
- 固定大小的靜態陣列
最簡單且高效的方法是使用靜態初始化。
int array[5] = {0};- 動態或大型陣列
可利用memset，能快速且簡潔地初始化。
int *dynamicArray = malloc(10 * sizeof(int));
memset(dynamicArray, 0, 10 * sizeof(int)); // 初始化動態陣列- 條件式初始化
透過迴圈，能針對特定元素進行客製化設定。
for (int i = 0; i < 5; i++) {
array[i] = (i % 2 == 0) ? 1 : 0;
}陣列初始化的最佳實踐
- 認知初始化的重要性： 區域變數必須初始化，以避免不定值問題。
- 選擇合適的方法： 依照陣列用途與大小，挑選最適合的初始化方式。
- 重視程式可讀性： 在團隊開發中，寫出其他人容易理解的程式碼。
下一步建議
在理解陣列初始化的基礎後，可以進一步學習以下主題：
- 動態記憶體管理： 使用
malloc與free操作動態陣列。 - 結構體與陣列的初始化： 更複雜資料結構的處理方式。
- 效能最佳化： 在大規模資料處理時選擇合適的初始化方法。
透過本文，你應該已經能夠系統性地掌握 C 語言中陣列初始化的方法。善用這些知識，能幫助你開發更穩定且可靠的程式！
