C語(yǔ)言中的參數(shù)傳遞機(jī)制詳解

更新時(shí)間：2017年04月05日 08:51:24 作者：zhiheng

這篇文章主要介紹了C語(yǔ)言中的參數(shù)傳遞機(jī)制,C語(yǔ)言中函數(shù)參數(shù)的傳遞有：值傳遞、地址傳遞、引用傳遞這三種形式。下面我們?cè)敿?xì)探討下

C中的參數(shù)傳遞

本文嘗試討論下C中實(shí)參與形參的關(guān)系，即參數(shù)傳遞的問(wèn)題。

C語(yǔ)言的參數(shù)傳遞

值傳遞

首先看下列代碼：

#include <stdio.h>
 
int main(){
  int n = 1;
  printf("實(shí)參n的值：%d,地址：%#x\n", n, &n);
  void change(int i);//函數(shù)聲明
  change(n);
  printf("函數(shù)調(diào)用后實(shí)參n的值：%d,地址：%#x\n", n, &n);
  return 0;
}
 
void change(int i){
  printf("形參i的值：%d，地址：%#x\n",i,&i);
  i++;
  printf("自增操作后形參i的值：%d，地址：%#x\n",i,&i);
}

編譯后執(zhí)行結(jié)果如下：

實(shí)參n的值：1,地址：0x5fcb0c
形參i的值：1，地址：0x5fcae0
自增操作后形參i的值：2，地址：0x5fcae0
函數(shù)調(diào)用后實(shí)參n的值：1,地址：0x5fcb0c

可以看到，在調(diào)用函數(shù) change 時(shí)，會(huì)在內(nèi)存中單獨(dú)開(kāi)辟一個(gè)空間用于存放形式參數(shù) i ，實(shí)參 n 的值會(huì)復(fù)制給形參 i 。對(duì)于形參的任何操作都不會(huì)影響到主調(diào)函數(shù)中的實(shí)參 n 。這種參數(shù)傳遞方式是便是典型的值傳遞。

上例中的參數(shù)類(lèi)型是int型，實(shí)際上，對(duì)于整形（int、short、long、long long）、浮點(diǎn)型（float、double、long double）、字符型（char）等基本類(lèi)型的參數(shù)都是值傳遞。

指針參數(shù)

在下面的例子中，函數(shù)的參數(shù)類(lèi)型是一個(gè)指針：

#include <stdio.h>
 
void change(int * i){
  printf("形參i的值：%#x，地址：%#x\n",i,&i);
  (*i)++;//通過(guò)指針修改其所指空間的值
  i++;//讓指針指向下一塊內(nèi)存空間
  printf("自增操作后形參i的值：%#x，地址：%#x\n",i,&i);
}
 
int main(){
  int n = 1;
  int * p = &n;
  printf("n的值：%d,地址：%#x\n", n, &n);
  printf("實(shí)參p的值：%#x,地址：%#x\n", p, &p);
  change(p);
  printf("函數(shù)調(diào)用后實(shí)參p的值：%#x,地址：%#x\n", p, &p);
  printf("函數(shù)調(diào)用后n的值：%d,地址：%#x\n", n, &n);
  return 0;
}

編譯后執(zhí)行結(jié)果如下：

n的值：1,地址：0x5fcb0c
實(shí)參p的值：0x5fcb0c,地址：0x5fcb00
形參i的值：0x5fcb0c，地址：0x5fcae0
自增操作后形參i的值：0x5fcb10，地址：0x5fcae0
函數(shù)調(diào)用后實(shí)參p的值：0x5fcb0c,地址：0x5fcb00
函數(shù)調(diào)用后n的值：2,地址：0x5fcb0c

指針是C語(yǔ)言中的一種特殊類(lèi)型，它本身占用一定的內(nèi)存空間，而存儲(chǔ)的值卻是某個(gè)內(nèi)存地址。上例中，函數(shù)change的參數(shù)是指向int型變量的指針，實(shí)參p是指向變量n的一個(gè)指針，在調(diào)用函數(shù)change時(shí)，指針型的形參i也會(huì)得到一塊內(nèi)存空間，其值由實(shí)參p復(fù)制而來(lái)，都是主調(diào)函數(shù)中變量n的地址。對(duì)于指針類(lèi)型，一般不會(huì)太關(guān)注其本身而更多的是考慮它所指向的值，所以，在change函數(shù)內(nèi)是通過(guò)指針來(lái)操作指針?biāo)傅膬?nèi)容（主調(diào)函數(shù)中的變量n）。這樣，便實(shí)現(xiàn)了在被調(diào)函數(shù)內(nèi)操作主調(diào)函數(shù)中數(shù)據(jù)的效果。

雖然通過(guò)指針型參數(shù)傳遞可以達(dá)到讓被調(diào)函數(shù)內(nèi)的操作作用于主調(diào)函數(shù)內(nèi)數(shù)據(jù)的效果，但從實(shí)參和形參的角度來(lái)看，這種參數(shù)傳遞并沒(méi)有和一般的傳遞方法有什么本質(zhì)的區(qū)別，也是值傳遞方式。

當(dāng)參數(shù)傳遞方式是值傳遞時(shí)，形參和實(shí)參都存儲(chǔ)在各自的內(nèi)存空間中，相互獨(dú)立互不影響，它們之間唯一的聯(lián)系便是在形參初始化時(shí)會(huì)使用實(shí)參的值。

數(shù)組參數(shù)

在C語(yǔ)言中，數(shù)組名可以看作一個(gè)指向數(shù)組首元素的指針常量，那么當(dāng)數(shù)組作為參數(shù)是又是如何傳遞呢？實(shí)際上，當(dāng)函數(shù)形參是數(shù)組類(lèi)型時(shí)，作為形參的數(shù)組名便不再代表數(shù)組，而是被編譯器解析成一個(gè)指針。通過(guò)下面的例子可以看出，數(shù)組類(lèi)型的形參只是在函數(shù)簽名中看上去是一個(gè)數(shù)組，但在函數(shù)體內(nèi)，它已經(jīng)徹底淪為一個(gè)指針。

#include <stdio.h>
 
void arrArg(int arr[]){
  printf("形參arr的值：%#x，地址：%#x\n", arr, &arr);
  printf("sizeof(arr)：%d, sizeof(int *)：%d\n",sizeof(arr), sizeof(int *));
  printf("sizeof(arr[0])：%d，sizeof(int)：%d\n", sizeof(arr[0]), sizeof(int));
  printf("*arr：%d，arr[0]：%d\n", *arr, arr[0]);
  printf("*(arr+1)：%d，arr[1]：%d\n", *(arr+1), arr[1]);
  printf("arr+1:%#x，&arr[1]：%#x\n",arr+1, &arr[1]);
  arr++;
  printf("自增操作后形參arr的值：%#x，地址：%#x\n",arr, &arr);
  printf("自增操作后,*arr：%d, arr[0]：%d\n",*arr, arr[0]);
}
 
int main(){
  int a[] = {1,2,3};
  printf("實(shí)參a的值：%#x，地址：%#x\n",a,&a);
  printf("sizeof(a)：%d，sizeof(a[0])：%d\n",sizeof(a),sizeof(a[0]));
  arrArg(a);
  return 0;
}

編譯后執(zhí)行結(jié)果如下：

實(shí)參a的值：0x5fcb00，地址：0x5fcb00
sizeof(a)：12，sizeof(a[0])：4
形參arr的值：0x5fcb00，地址：0x5fcae0
sizeof(arr)：8, sizeof(int *)：8
sizeof(arr[0])：4，sizeof(int)：4
*arr：1，arr[0]：1
*(arr+1)：2，arr[1]：2
arr+1:0x5fcb04，&arr[1]：0x5fcb04
自增操作后形參arr的值：0x5fcb04，地址：0x5fcae0
自增操作后,*arr：2, arr[0]：2

可以看出，雖然形參arr被聲明為int型數(shù)組，但在函數(shù)內(nèi)部，arr已不再擁有數(shù)組的性質(zhì)，而擁有了指向int型的指針的性質(zhì)：

arr的大小是指針的大?。?），而非數(shù)組的大?。〝?shù)組的大小是所有元素大小的總和，上例中：4×3=12）
arr可以被修改，而數(shù)組名不可以被修改
arr與a的內(nèi)存地址不同但值相同（都是數(shù)組首元素地址），所以，在函數(shù)被調(diào)用時(shí)，真正被傳遞的值是數(shù)組首元素的地址，并以此地址初始化了一個(gè)指向?qū)崊?shù)組首元素的指針作為形參。因?yàn)閷?shí)際的形參是一個(gè)指針，所以這種情況也是屬于值傳遞。同時(shí)，與指針參數(shù)效果一樣，在函數(shù)內(nèi)對(duì)“數(shù)組”的修改會(huì)直接作用于外部。

由此我們看到，數(shù)組作為參數(shù)與指針作為參數(shù)并沒(méi)有什么區(qū)別，因?yàn)榫幾g器會(huì)自動(dòng)將形參中的數(shù)組名轉(zhuǎn)換為一個(gè)指針。所以，以下面代碼中的兩個(gè)函數(shù)簽名是等效的：

void func(int arr[]){
 
}
void func(int * p){
 
}

實(shí)際上，如果我們同時(shí)定義了它們，編譯器會(huì)報(bào)“redefinition”錯(cuò)誤而無(wú)法編譯。

此外需要注意的是，雖然我們可以將形參聲明成一個(gè)數(shù)組，但在編譯器看來(lái)它只是一個(gè)指針而已，因此形參中有關(guān)數(shù)組長(zhǎng)度的信息會(huì)被自動(dòng)忽略，在實(shí)際調(diào)用時(shí)實(shí)參數(shù)組的長(zhǎng)度與形參指定的數(shù)組長(zhǎng)度沒(méi)有任何關(guān)系，而且在函數(shù)內(nèi)也無(wú)法通過(guò) sizeof(arr)/sizeof(arr[0]) 得到數(shù)組的長(zhǎng)度。

//形參arr的指定長(zhǎng)度5無(wú)意義，會(huì)被編譯器忽略，未防止誤解建議不寫(xiě)
void arrArg(int arr[5]){
 // sizeof（arr）是指針類(lèi)型的大小而非數(shù)組大小，因此len不是數(shù)組長(zhǎng)度 
 int len = sizeof(arr)/ sizeof(arr[0]);
}

自定義類(lèi)型參數(shù)

數(shù)組這種“組合”類(lèi)型在作為參數(shù)傳遞時(shí)被解析為指針?lè)绞絺鬟f，那么當(dāng)結(jié)構(gòu)體（struct）、共同體（union）以及枚舉類(lèi)型作為參數(shù)傳遞時(shí)是否也是如此呢？

枚舉類(lèi)型本質(zhì)上是int，所以當(dāng)形參被聲明為枚舉類(lèi)型時(shí)，在編譯器看來(lái)就是int型，以下面代碼中的兩個(gè)函數(shù)簽名是等效的，編譯器會(huì)報(bào)“redefinition”錯(cuò)誤：

enum week{ Mon, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
 
void func(enum weekday){}
 
void func(int i){}

下面是結(jié)構(gòu)體和共同體分別作為參數(shù)時(shí)的示例：

#include <stdio.h>
 
struct Date{
  int year;
  int month;
  int day;
};
 
void changeStruct(struct Datedate){
  printf("形參date的地址：%#x\n", &date);
  date.year ++;
  date.month = 12;
  date.day = 31;
  printf("形參date的值:%d-%d-%d\n",date.year,date.month,date.day);
}
 
union Data{
  int i;
  float f;
  double d;
};
 
void changeUnion(unionDatadata ){
  printf("形參data的地址：%#x\n", &data);
  printf("形參data的值,d.i:%d, d.f:%f, d.d:%f\n",data.i,data.f,data.d);
  data.d = 2017.4;
  printf("函數(shù)調(diào)用后，形參data的值,d.i:%d, d.f:%f, d.d:%f\n",data.i,data.f,data.d);
}
 
int main(){
  printf("結(jié)構(gòu)體參數(shù)傳遞示例：\n");
  struct Datedate = {2017,4,2};
  printf("實(shí)參date的地址：%#x\n", &date);
  printf("實(shí)參date的值:%d-%d-%d\n",date.year,date.month,date.day);
  changeStruct(date);
  printf("函數(shù)調(diào)用后，實(shí)參date的值:%d-%d-%d\n",date.year,date.month,date.day);
 
  printf("共用體參數(shù)傳遞示例：\n");
  unionDatadata={.i=2017};
  printf("實(shí)參data的地址：%#x\n", &data);
  printf("實(shí)參data的值,d.i:%d, d.f:%f, d.d:%f\n",data.i,data.f,data.d);
  changeUnion(data);
  printf("函數(shù)調(diào)用后，實(shí)參data的值,d.i:%d, d.f:%f, d.d:%f\n",data.i,data.f,data.d);
 
  return 0;
}

編譯后運(yùn)行，輸出如下：

結(jié)構(gòu)體參數(shù)傳遞示例：
實(shí)參date的地址：0x5fcb00
實(shí)參date的值:2017-4-2
形參date的地址：0x5fcae0
形參date的值:2018-12-31
函數(shù)調(diào)用后，實(shí)參date的值:2017-4-2
共用體參數(shù)傳遞示例：
實(shí)參data的地址：0x5fcaf0
實(shí)參data的值,d.i:2017, d.f:0.000000, d.d:0.000000
形參data的地址：0x5fcab0
形參data的值,d.i:2017, d.f:0.000000, d.d:0.000000
函數(shù)調(diào)用后，形參data的值,d.i:-1717986918, d.f:-0.000000, d.d:2017.400000
函數(shù)調(diào)用后，實(shí)參data的值,d.i:2017, d.f:0.000000, d.d:0.000000

我們發(fā)現(xiàn)，C中的自定義類(lèi)型作為參數(shù)傳遞時(shí)，和基本類(lèi)型一樣，也是按值傳遞。

小結(jié)

C語(yǔ)言中，參數(shù)類(lèi)型為字符型、整型、浮點(diǎn)型以及枚舉型、結(jié)構(gòu)體（struct）和共同體（union）時(shí)，都是常規(guī)的值傳遞。而指針作為一種特殊的類(lèi)型，其值為一個(gè)地址，所指向的基類(lèi)型可以任意其他類(lèi)型（包括void）甚至可以指向函數(shù)，所以，指針作為參數(shù)時(shí)雖然本質(zhì)上屬于值傳遞，但因?yàn)閭鬟f的是一個(gè)地址，可以讓被調(diào)函數(shù)通過(guò)對(duì)指針?biāo)竷?nèi)容的操作直接作用于外部數(shù)據(jù)，屬于參數(shù)傳遞中特殊的值傳遞方式。雖然可以把形參聲明為數(shù)組，但實(shí)際的形參卻是指針，因此，數(shù)組作為參數(shù)的傳遞方式也是特殊的值傳遞。

我們通過(guò)依次考察C語(yǔ)言中各種數(shù)據(jù)類(lèi)型發(fā)現(xiàn)： C語(yǔ)言中只有值傳遞！

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