C語言中的參數(shù)傳遞機制詳解
C中的參數(shù)傳遞
本文嘗試討論下C中實參與形參的關系，即參數(shù)傳遞的問題。
C語言的參數(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)調用后實參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)行結果如下：
實參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)調用后實參n的值：1,地址：0x5fcb0c
可以看到，在調用函數(shù) change 時，會在內存中單獨開辟一個空間用于存放形式參數(shù) i ，實參 n 的值會復制給形參 i 。對于形參的任何操作都不會影響到主調函數(shù)中的實參 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)類型是int型，實際上，對于整形（int、short、long、long long）、浮點型（float、double、long double）、字符型（char）等基本類型的參數(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)類型是一個指針：
#include <stdio.h>
void change(int * i){
printf("形參i的值：%#x，地址：%#x\n",i,&i);
(*i)++;//通過指針修改其所指空間的值
i++;//讓指針指向下一塊內存空間
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("實參p的值：%#x,地址：%#x\n", p, &p);
change(p);
printf("函數(shù)調用后實參p的值：%#x,地址：%#x\n", p, &p);
printf("函數(shù)調用后n的值：%d,地址：%#x\n", n, &n);
return 0;
}
編譯后執(zhí)行結果如下：
n的值：1,地址：0x5fcb0c 實參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)調用后實參p的值：0x5fcb0c,地址：0x5fcb00 函數(shù)調用后n的值：2,地址：0x5fcb0c
指針是C語言中的一種特殊類型，它本身占用一定的內存空間，而存儲的值卻是某個內存地址。上例中，函數(shù)change的參數(shù)是指向int型變量的指針，實參p是指向變量n的一個指針，在調用函數(shù)change時，指針型的形參i也會得到一塊內存空間，其值由實參p復制而來，都是主調函數(shù)中變量n的地址。對于指針類型，一般不會太關注其本身而更多的是考慮它所指向的值，所以，在change函數(shù)內是通過指針來操作指針所指的內容（主調函數(shù)中的變量n）。這樣，便實現(xiàn)了在被調函數(shù)內操作主調函數(shù)中數(shù)據(jù)的效果。
雖然通過指針型參數(shù)傳遞可以達到讓被調函數(shù)內的操作作用于主調函數(shù)內數(shù)據(jù)的效果，但從實參和形參的角度來看，這種參數(shù)傳遞并沒有和一般的傳遞方法有什么本質的區(qū)別，也是值傳遞方式。
當參數(shù)傳遞方式是值傳遞時，形參和實參都存儲在各自的內存空間中，相互獨立互不影響，它們之間唯一的聯(lián)系便是在形參初始化時會使用實參的值。
數(shù)組參數(shù)
在C語言中，數(shù)組名可以看作一個指向數(shù)組首元素的指針常量，那么當數(shù)組作為參數(shù)是又是如何傳遞呢？實際上，當函數(shù)形參是數(shù)組類型時，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指針。通過下面的例子可以看出，數(shù)組類型的形參只是在函數(shù)簽名中看上去是一個數(shù)組，但在函數(shù)體內，它已經(jīng)徹底淪為一個指針。
#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)行結果如下：
實參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)內部，arr已不再擁有數(shù)組的性質，而擁有了指向int型的指針的性質：
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)被調用時，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指向實參數(shù)組首元素的指針作為形參。因為實際的形參是一個指針，所以這種情況也是屬于值傳遞。同時，與指針參數(shù)效果一樣，在函數(shù)內對“數(shù)組”的修改會直接作用于外部。
由此我們看到，數(shù)組作為參數(shù)與指針作為參數(shù)并沒有什么區(qū)別，因為編譯器會自動將形參中的數(shù)組名轉換為一個指針。所以，以下面代碼中的兩個函數(shù)簽名是等效的：
void func(int arr[]){
}
void func(int * p){
}
實際上，如果我們同時定義了它們，編譯器會報“redefinition”錯誤而無法編譯。
此外需要注意的是，雖然我們可以將形參聲明成一個數(shù)組，但在編譯器看來它只是一個指針而已，因此形參中有關數(shù)組長度的信息會被自動忽略，在實際調用時實參數(shù)組的長度與形參指定的數(shù)組長度沒有任何關系，而且在函數(shù)內也無法通過 sizeof(arr)/sizeof(arr[0]) 得到數(shù)組的長度。
//形參arr的指定長度5無意義，會被編譯器忽略，未防止誤解建議不寫
void arrArg(int arr[5]){
// sizeof（arr）是指針類型的大小而非數(shù)組大小，因此len不是數(shù)組長度
int len = sizeof(arr)/ sizeof(arr[0]);
}
自定義類型參數(shù)
數(shù)組這種“組合”類型在作為參數(shù)傳遞時被解析為指針方式傳遞，那么當結構體（struct）、共同體（union）以及枚舉類型作為參數(shù)傳遞時是否也是如此呢？
枚舉類型本質上是int，所以當形參被聲明為枚舉類型時，在編譯器看來就是int型，以下面代碼中的兩個函數(shù)簽名是等效的，編譯器會報“redefinition”錯誤：
enum week{ Mon, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
void func(enum weekday){}
void func(int i){}
下面是結構體和共同體分別作為參數(shù)時的示例：
#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("結構體參數(shù)傳遞示例：\n");
struct Datedate = {2017,4,2};
printf("實參date的地址：%#x\n", &date);
printf("實參date的值:%d-%d-%d\n",date.year,date.month,date.day);
changeStruct(date);
printf("函數(shù)調用后，實參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("實參data的地址：%#x\n", &data);
printf("實參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)調用后，實參data的值,d.i:%d, d.f:%f, d.d:%f\n",data.i,data.f,data.d);
return 0;
}
編譯后運行，輸出如下：
結構體參數(shù)傳遞示例： 實參date的地址：0x5fcb00 實參date的值:2017-4-2 形參date的地址：0x5fcae0 形參date的值:2018-12-31 函數(shù)調用后，實參date的值:2017-4-2 共用體參數(shù)傳遞示例： 實參data的地址：0x5fcaf0 實參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)調用后，形參data的值,d.i:-1717986918, d.f:-0.000000, d.d:2017.400000 函數(shù)調用后，實參data的值,d.i:2017, d.f:0.000000, d.d:0.000000
我們發(fā)現(xiàn)，C中的自定義類型作為參數(shù)傳遞時，和基本類型一樣，也是按值傳遞。
小結
C語言中，參數(shù)類型為字符型、整型、浮點型以及枚舉型、結構體（struct）和共同體（union）時，都是常規(guī)的值傳遞。而指針作為一種特殊的類型，其值為一個地址，所指向的基類型可以任意其他類型（包括void）甚至可以指向函數(shù)，所以，指針作為參數(shù)時雖然本質上屬于值傳遞，但因為傳遞的是一個地址，可以讓被調函數(shù)通過對指針所指內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。
我們通過依次考察C語言中各種數(shù)據(jù)類型發(fā)現(xiàn)： C語言中只有值傳遞！
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