为何数组索引从0开始？

本文摘要（由AI生成）：

本文讨论了不同编程语言中数组索引的差异，如Fortran从1开始，而Python或C++从0开始。无论哪种语言，最终程序需转化为机器码执行。在机器层面，数组索引通过寄存器中的地址和偏移量处理。C++等基于0的索引语言在计算元素地址时效率略高，但此优势对现代计算机而言微不足道。C系列语言的设计思路更接近CPU操作。

一些编程语言的索引从1开始。比如在Fortran中，声明数组integer :: array(5)会创建一个包含5个元素的数组。要访问第一个位置的元素，则索引为1，即array(1)。而在python或者C++语言，第一个元素的索引则为0。

不管用什么语言编写程序，最终都要转化成CPU能实际执行的机器码。

在机器级别，数组索引通过偏移量来处理:一个寄存器(CPU内部特殊的内存)数组地址(数组第一个元素的地址)，而另一个寄存器则包含偏移量，即到目标元素的距离。

第一个元素的偏移量和C++一样是0，使用Fortran这样的语言，必须先将基于1的索引转换成基于0的索引，再乘以每个元素的地址大小获得索引为i的元素地址：

                 元素i的地址 = 基本地址+((i-1)*每个元素地址大小)

而C++这样基于0的索引的语言则可以稍微提高一下效率：

                 元素i的地址 = 基本地址+(i*每个元素地址大小)

表面上看起来是节省了一些CPU运行时间，这对于现代计算机硬件设施来说微不足道。不过所有C系列语言(C,C++,C#)就是这样的的设计思路，也最接近CPU所做的事情。

参考文献《C++ Without Fear，3rd》