c語(yǔ)言中形參與實(shí)參的關(guān)系

一、形參出現(xiàn)在函數(shù)定義中，在整個(gè)函數(shù)體內(nèi)都可以使用，形參變量只有在被調(diào)用時(shí)才分配內(nèi)存單元，在調(diào)用結(jié)束時(shí)即刻釋放所分配的內(nèi)存單元，因此，形參只有在函數(shù)內(nèi)部有效。 函數(shù)調(diào)用結(jié)束返回主調(diào)函數(shù)后則不能再使用該形參變量。  離開(kāi)該函數(shù)則不能使用，實(shí)參出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)中，進(jìn)入被調(diào)函數(shù)后，實(shí)參變量也不能使用。 

二、形參和實(shí)參的功能是作數(shù)據(jù)傳送。發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)， 主調(diào)函數(shù)把實(shí)參的值傳送給被調(diào)函數(shù)的形參從而實(shí)現(xiàn)主調(diào)函數(shù)向被調(diào)函數(shù)的數(shù)據(jù)傳送。

三、實(shí)參可以是常量、變量、表達(dá)式、函數(shù)等， 無(wú)論實(shí)參是何種類型的量，在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，它們都必須具有確定的值， 以便把這些值傳送給形參。因此應(yīng)預(yù)先用賦值，輸入等辦法使實(shí)參獲得確定值。

四、實(shí)參和形參在數(shù)量上，類型上，順序上應(yīng)嚴(yán)格一致， 否則會(huì)發(fā)生“類型不匹配”的錯(cuò)誤。 

五、實(shí)參和形參的數(shù)據(jù)傳遞方式有兩種，

1.一種是值傳遞，實(shí)參和形參都不是指針，這種情況下函數(shù)調(diào)用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向的。 即只能把實(shí)參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地傳送給實(shí)參。 在函數(shù)調(diào)用過(guò)程中，形參的值發(fā)生改變，而實(shí)參中的值不會(huì)變化。究其原因，是因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)在內(nèi)存中位于不同的位置，值傳遞只是形參將實(shí)參的內(nèi)容復(fù)制，在內(nèi)存中被分配了新的內(nèi)存單元，在函數(shù)執(zhí)行完畢以后地址會(huì)立刻被釋放掉，因此形參的改變不會(huì)對(duì)實(shí)參有任何影響。

2.另一種是地址傳遞，就是實(shí)參與形參共用同一個(gè)內(nèi)存單元，在函數(shù)執(zhí)行的過(guò)程中，實(shí)際就是對(duì)實(shí)參的地址進(jìn)行操作，因此形參改變，實(shí)參同步變化，實(shí)際他們就是同一變量，因?yàn)樵趦?nèi)存中占據(jù)的就是一個(gè)內(nèi)存單元。

不過(guò)下面這個(gè)例子很狡猾，就是指針作為形參時(shí)，實(shí)參*s只是把地址傳遞給了形參*p,在函數(shù)體內(nèi)，p指針指向了下一個(gè)內(nèi)存地址，因此原內(nèi)存地址中的內(nèi)容并未改變，p指針變量的如何變化與S無(wú)關(guān)，除非p指針改變了實(shí)參所指向位置的內(nèi)存單元中的數(shù)值，那么訪問(wèn)實(shí)參所得值也會(huì)隨之變化。

void func(char *p)
{
? ? p=p+1;
}
int main()
{
? ? char s[]={'1','2','3','4'};
? ? func(s);
? ? printf("%c",*s);
? ? return 0;
}

輸出結(jié)果為1

并不是2

形參與實(shí)參在系統(tǒng)堆棧的變化過(guò)程

在各種計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言中，都少不了函數(shù)調(diào)用來(lái)完成某些特定功能。我們要使用一個(gè)函數(shù)前，必定會(huì)先定義該函數(shù)（可能還會(huì)先聲明它）。在這個(gè)過(guò)程中，我們大多會(huì)給這個(gè)函數(shù)傳遞某些‘參數(shù)’，當(dāng)我們定義被調(diào)用函數(shù)時(shí)，函數(shù)名后的括號(hào)( )中即為我們傳入的“形參”，函數(shù)可以在函數(shù)體中描述如何操作這些“形參”；同時(shí)，我們調(diào)用函數(shù)時(shí)，例如 fun(param1,param2,...),括號(hào)里面的這些param，我們稱之為實(shí)參。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，調(diào)用函數(shù)時(shí)可以把實(shí)參傳給定義的函數(shù)作為形參以供函數(shù)來(lái)使用它們。

形參和實(shí)參的定義確實(shí)很好理解，但如果僅僅是理解它們是什么的話，這往往是不夠的。

接下來(lái)，我會(huì)在系統(tǒng)堆棧層面說(shuō)明一下函數(shù)調(diào)用過(guò)程中，形參與實(shí)參以及函數(shù)局部變量是如何在堆棧里變化的。

先說(shuō)一個(gè)C語(yǔ)言中的例子，如果我們想要通過(guò)一個(gè)子函數(shù)交換在主函數(shù)main()里面定義的兩個(gè)局部變量x,y的值的話，一些初學(xué)者可能會(huì)像這樣寫code：

寫完之后，在主函數(shù)打印了一下x,y發(fā)現(xiàn)x與y的值根本沒(méi)有變化??！

在這里，我們?cè)谥骱瘮?shù)中定義了兩個(gè)int類型的局部變量x和y，它們的值分別為3和5，然后我們調(diào)用了在主函數(shù)前面定義的交換函數(shù)Exchange，并將變量x與y分別作為了兩個(gè)實(shí)參傳遞給它；再看Exchange函數(shù)中，我們的得到了兩個(gè)傳過(guò)來(lái)的形參a、b，然后我們通過(guò)同一個(gè)中間變量使它們（注意，兩個(gè)形參）交換。得到的結(jié)果時(shí)，主函數(shù)的x，y的值并沒(méi)有發(fā)生交換。

這個(gè)代碼正確的寫法應(yīng)該是：

這次我們的實(shí)參是&x,&y，即傳遞過(guò)去的是x,y的地址,相當(dāng)傳遞過(guò)程中存在int *a=&x與int *b=&y操作，其結(jié)果是讓a指向x，b指向y。然后同樣通過(guò)tmp完成值交換。

如果我們單單從指針?lè)矫嫒タ紤]為什么這次能夠交換成功，可能還不太容易弄懂交換的本質(zhì)，接下來(lái)讓我談一談這次交換在系統(tǒng)堆棧中是如何做到的。

眾所周知，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)體系分為4層，它們的讀寫速度從慢到快依次是外存<內(nèi)存<高速緩存<CPU寄存器。

其中，寄存器又可分類為通用寄存器，段寄存器，輔助寄存器，兩個(gè)特殊寄存器：IP寄存器和Flag標(biāo)志位寄存器

所有的C源程序都要進(jìn)行編譯，從而生成最終的機(jī)器指令代碼和文件，那么，上述的內(nèi)容最終是由編譯軟件負(fù)責(zé)完成的；也就是說(shuō)，編譯軟件將我們的ASCII碼形式的源程序代碼，根據(jù)自己的原則，使用上述的寄存器完成源代碼的任務(wù)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果在編程中需要特殊處理，那么，就需要給編譯器一定的“指導(dǎo)”，方可達(dá)到我們的目的！

輔助寄存器中有兩個(gè)寄存器bp（基址寄存器）和sp （棧寄存器），通常bp表示系統(tǒng)堆棧的棧底地址，sp表示系統(tǒng)堆棧的棧頂?shù)刂贰?/p>

特殊寄存器IP（指令寄存器），可以用來(lái)存儲(chǔ)“下一步”要執(zhí)行的某個(gè)進(jìn)程（線程）的代碼的地址的；

函數(shù)調(diào)用的過(guò)程中就發(fā)生了如下的變化：

首先，我們將代碼的執(zhí)行過(guò)程顯示成以.asm為后綴的匯編文件

可以看見(jiàn)，當(dāng)我們調(diào)用Exchange函數(shù)時(shí)，我們將x與y的地址作為實(shí)參變量傳遞了過(guò)去，在匯編層面，發(fā)生的事情是先通過(guò)lea指令將ebp[x]和ebp[y]地址的偏移量，把它們分別傳送到通用寄存器里的dx和cx寄存器里面。

然后通過(guò)call指令調(diào)用函數(shù)Exchange.也就是說(shuō)，調(diào)用函數(shù)時(shí)，我們將距離ebp（棧底地址）為4個(gè)和8個(gè)字節(jié)的x和y變量地址偏移量，傳送給ecx和edx寄存器；有人可能想問(wèn)，上圖中為什么_x$=-8,_y$=-12。

我們都知道，堆棧是一種后進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，局部變量定義后，會(huì)使堆棧內(nèi)存減小，地址往低處走，局部變量相對(duì)于棧底指針bp在其上面，也就是堆棧的低處，所以偏移量用負(fù)值表示。

同時(shí)，主函數(shù)其實(shí)也是一個(gè)相對(duì)于操作系統(tǒng)的子函數(shù)，操作系統(tǒng)調(diào)用主函數(shù)，然后主函數(shù)再調(diào)用子函數(shù)。

也就是說(shuō)，建立主函數(shù)時(shí)，我們?cè)谥骱瘮?shù)中定義的相對(duì)于主函數(shù)的局部變量也同樣被壓入了保存變量空間的系統(tǒng)堆棧。接下來(lái)我將通過(guò)主函數(shù)調(diào)用子函數(shù)的例子說(shuō)明：

子函數(shù)是被call指令執(zhí)行的，call指令能夠停止主函數(shù)的運(yùn)行，并進(jìn)入子函數(shù)，運(yùn)行其函數(shù)體內(nèi)容。當(dāng)然，還要保護(hù)主函數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)信息，以使子函數(shù)調(diào)用完成返回后能夠接著執(zhí)行主函數(shù)后面的操作!進(jìn)入子函數(shù)后，先將ebp入棧，這樣做是為了保護(hù)主函數(shù)的ebp信息。第二步則是將esp移到ebp，棧頂指針和棧底指針重合，形成了一個(gè)空棧。而這個(gè)空棧就是為Exchange函數(shù)中局部變量所準(zhǔn)備的空間。Exchange函數(shù)不僅擁有傳進(jìn)來(lái)的形參變量a,b，還有自己定義的局部變量tmp。

第三步的push ecx，是為局部變量tmp準(zhǔn)備的，這個(gè)操作后，esp向地址低處移動(dòng)4B，相當(dāng)于偏移量為-4；

與此同時(shí)，堆棧里的情況如下圖所示：

實(shí)參變量是調(diào)用函數(shù)Exchange時(shí)入棧的，而且是根據(jù)括號(hào)里的順序($x,$y)從右往左依次入棧。

而賦值給形參變量是從左往右賦值的，也就是上面所說(shuō)的int *a=&x與int *b=&y。往上，我們還要push兩個(gè)名為ebp和eip的值入棧，ebp入棧是因?yàn)槲覀円４鎚ain原ebp的值，而為什么這里還有4B的eip值也入棧了呢？

這是因?yàn)?，eip值是用來(lái)存放“下一步"要執(zhí)行的某個(gè)進(jìn)程（線程）的代碼的地址的，主函數(shù)調(diào)用子函數(shù)，主函數(shù)被”中斷“，當(dāng)子函數(shù)返回到主函數(shù)時(shí)，同時(shí)也應(yīng)該準(zhǔn)確地返回到主函數(shù)被中斷的地方，繼續(xù)往下執(zhí)行。

所以eip是保護(hù)”現(xiàn)場(chǎng)信息“的關(guān)鍵。于是，這也就解釋了為什么形參變量a和b與ebp的偏移量分別為8B和12B了。

如果子函數(shù)在其內(nèi)部繼續(xù)定義局部變量，那么空間就繼續(xù)往上走，esp指針也跟著往上走就可以了。

函數(shù)調(diào)用的入棧順序就很明了了：實(shí)參表達(dá)式（形參）->main()eip->main()ebp->被調(diào)函數(shù)局部變量。如果子函數(shù)中再調(diào)用其它函數(shù)，就如printf(),入棧細(xì)節(jié)也是如法炮制的。

但是，這好像依舊沒(méi)搞清楚最開(kāi)始的問(wèn)題，即它們是如何成功交換值的。要搞清楚這個(gè)，我們就必須明白主函數(shù)局部變量，實(shí)參和形參三者的所占用空間關(guān)系。

其重點(diǎn)就是，局部變量與實(shí)參并不是占用同一空間，然而實(shí)參表達(dá)式算出來(lái)的值，在系統(tǒng)堆棧占用的空間，就是與之對(duì)應(yīng)的形參變量的空間。

也就是說(shuō)，如果我們按開(kāi)頭第一種代碼寫交換功能的話，我們交換的只是，形參變量空間中的值而已，因?yàn)樗幌喈?dāng)于復(fù)制了一份主函數(shù)中x，y的值給形參而已，并沒(méi)有產(chǎn)生能夠改變真正在主函數(shù)中x,y的值。

但是如果我們傳遞給Exchagne的是x，y的地址的話，就相當(dāng)于構(gòu)建了Exchange中形參變量a和b與主函數(shù)x，y的一種地址指向”聯(lián)系“。

一旦我們建立了這種聯(lián)系，我們就可以將a所指向空間的值（局部變量x的值）與b所指向空間的值(局部變量y的值)同過(guò)tmp進(jìn)行交換。從而達(dá)成了交換的功能。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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