Arduino Programmierung: Arrays

Ein Array ist kein Datentyp, ein Array ist eine Möglichkeit für die Aufzählung von mehreren Werten zu einem Datentyp. Die Begrenzung des Arrays ist nur der Speicher. Der Arduino hat je nach Modell mehr oder weniger Speicher zur Verfügung daher muss man sich vorher gut überlegen ob man nun ein Array vom Typ eines double benötigt oder aber ein float reicht.
 
Hier ein Beispiel:

void arrayEx1(){
  int numbers[3] = {1,2,3};
  int number1 = numbers[0];
  int number2 = numbers[1];
  int number3 = numbers[2];
}

Zeile 2 initialisieren eines Arrays mit maximal 3 Werten und gleichzeitiger Zuweisung der Werte 1,2,3.
Zeile 3 entnehmen des ersten Wertes bei Position 0 des Arrays.
Zeile 4 entnehmen des ersten Wertes bei Position 1 des Arrays.
Zeile 5 entnehmen des ersten Wertes bei Position 2 des Arrays.

Die Aufzählung beginnt immer bei 0 d.h. 0,1,2,3……

Daten ändern

Die Daten in einem Array können nicht nur gelesen, sondern auch geschrieben werden.

void arrayEx2(){
  int numbers[3] = {1,2,3};
  numbers[1] = 12;
}

Beliebte Fehler bei Arrays

Der Wertebereich des Arrays ist falsch dimensioniert.

void arrayEx1(){
  int numbers[3] = {1,2,3,4};
  ....
}

Hier hilft uns der Kompiler der Arduino IDE weiter und gibt folgende Fehlermeldung aus (leicht eingekürzt):

test:8: error: too many initializers for 'int [3]'
   int numbers[3] = {1,2,3,4};
                           ^
exit status 1
too many initializers for 'int [3]'

Im Klartext heißt diese Fehlermeldung, es wurden zuviele Werte zugewiesen für ein int Array mit maximal 3 Werten.

Es wird versucht auf einen Wert zuzugreifen welcher nicht existiert.

void arrayEx2(){
  int numbers[3] = {1,2,3};
  ...
  int number4 = numbers[3];
}

Es wurde in der Zeile 2 ein Array mit 3 Werten erzeugt, jetzt versucht der Entwickler fälschlicherweise auf den vierten (nicht existenten) Wert zuzugreifen.
Der Kompiler wird dieses nicht als Fehler melden, da der Code syntaktisch Richtig ist. Zur Laufzeit jedoch wird dieses in einen Fehler enden.

Anders als bei Oracle Java oder C# wird hier keine Exception geworfen sondern ein Wert aus dem Speicher ausgegeben.

Die Größe eines Arrays ermitteln

Die Größe eines Arrays kann man mit der Funktion “sizeOf()” ermitteln.
Es wird dieser Funktion das Array übergeben und man erhält die Größe des Arrays in Byte. D.h. wenn man ein Char Array übergibt wird man damit keine Probleme haben jedoch werden Integer und Float Werte anders im Speicher abgelegt dort muss man dann diesen Wert durch die Größe des Feldes nehmen.

Beispiel mit einem char[]

char fruit[6] = "Banane";

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  int size = sizeof(fruit);
  for(int i=0;i<size;i++){
    Serial.print(fruit[i]);
  }
  Serial.println("");
}

void loop() {}

Beispiel mit einem int[]

int numbers[6] = {0,1,2,3,4,5};

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  int size = sizeof(numbers) / sizeof(int);
  for(int i=0;i<size;i++){
    Serial.print(numbers[i]);
  }
  Serial.println("");
}

void loop() {}

Beispiel mit einem float[]

float numbers[6] = {0,1,2,3,4,5};

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  int size = sizeof(numbers) / sizeof(float);
  for(int i=0;i<size;i++){
    Serial.println(numbers[i]);
  }
  Serial.println("");
}

void loop() {}

Erweitern eines Arrays

Ein einmal initialisiertes Array kann nicht in der Länge verändert werden d.h. wenn es mit max. 3 Positionen initialisiert wird kann kein 4. Element hinzugefügt werden.

In diesem Fall muss ein neues Array erzeugt werden welches 4 Positionen hat und die Daten aus dem 3 stelligen Array werden in dieses Kopiert und die 4. Position befüllt.

int srcNumbers[3] = {1,2,3};
int dstNumbers[4];

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  int size = sizeof(srcNumbers) / sizeof(int);
  for(int i=0;i<size;i++){
    dstNumbers[i] = srcNumbers[i];
    printCopyMsg(srcNumbers[i],i);
  }
  dstNumbers[3] = 4;

  printDestArray();
}

void printDestArray(){
  //Ausgabe der Werte im Ziel Array
  int size = sizeof(dstNumbers) / sizeof(int);
  for(int i=0;i<size;i++){
      Serial.print("Wert an Position ");
      Serial.print(i);
      Serial.print(" -> ");
      Serial.println(dstNumbers[i]);
  }  
}

void printCopyMsg(int srcValue, int position){
  Serial.print("Kopiere den Wert");
  Serial.print(srcValue);
  Serial.print(" von der Position ");
  Serial.println(position);
}

void loop() {}

Hier muss man jedoch aufpassen denn der Arduino (und auch der PC) hat eine Speichergrenze wenn diese überschritten wird dann stürzt im Idealfall das Programm ab es könnte auch zu Fehlverhalten im Betriebssystem führen.