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C語言中指針變量作為函數(shù)參數(shù)詳解
在C語言中,函數(shù)的參數(shù)不僅可以是整數(shù)、小數(shù)、字符等具體的數(shù)據(jù),還可以是指向它們的指針。用指針變量作函數(shù)參數(shù)可以將函數(shù)外部的地址傳遞到函數(shù)內(nèi)部,使得在函數(shù)內(nèi)部可以操作函數(shù)外部的數(shù)據(jù),并且這些數(shù)據(jù)不會(huì)隨著函數(shù)的結(jié)束而被銷毀。
像數(shù)組、字符串、動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存等都是一系列數(shù)據(jù)的集合,沒有辦法通過一個(gè)參數(shù)全部傳入函數(shù)內(nèi)部,只能傳遞它們的指針,在函數(shù)內(nèi)部通過指針來影響這些數(shù)據(jù)集合。
有的時(shí)候,對于整數(shù)、小數(shù)、字符等基本類型數(shù)據(jù)的操作也必須要借助指針,一個(gè)典型的例子就是交換兩個(gè)變量的值。
有些初學(xué)者可能會(huì)使用下面的方法來交換兩個(gè)變量的值:
#include
運(yùn)行結(jié)果:
a = 66, b = 99
從結(jié)果可以看出,a、b 的值并沒有發(fā)生改變,交換失敗。這是因?yàn)?swap() 函數(shù)內(nèi)部的 a、b 和 main() 函數(shù)內(nèi)部的 a、b 是不同的變量,占用不同的內(nèi)存,它們除了名字一樣,沒有其他任何關(guān)系,swap() 交換的是它內(nèi)部 a、b 的值,不會(huì)影響它外部(main() 內(nèi)部) a、b 的值。
改用指針變量作參數(shù)后就很容易解決上面的問題:
#include
運(yùn)行結(jié)果:
a = 99, b = 66
調(diào)用 swap() 函數(shù)時(shí),將變量 a、b 的地址分別賦值給 p1、p2,這樣 *p1、*p2 代表的就是變量 a、b 本身,交換 *p1、*p2 的值也就是交換 a、b 的值。函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后雖然會(huì)將 p1、p2 銷毀,但它對外部 a、b 造成的影響是“持久化”的,不會(huì)隨著函數(shù)的結(jié)束而“恢復(fù)原樣”。
需要注意的是臨時(shí)變量 temp,它的作用特別重要,因?yàn)閳?zhí)行*p1 = *p2;語句后 a 的值會(huì)被 b 的值覆蓋,如果不先將 a 的值保存起來以后就找不到了。
用數(shù)組作函數(shù)參數(shù)
數(shù)組是一系列數(shù)據(jù)的集合,無法通過參數(shù)將它們一次性傳遞到函數(shù)內(nèi)部,如果希望在函數(shù)內(nèi)部操作數(shù)組,必須傳遞數(shù)組指針。下面的例子定義了一個(gè)函數(shù) max(),用來查找數(shù)組中值最大的元素:
#include
運(yùn)行結(jié)果:
12 55 30 8 93 27↙
Max value is 93!
參數(shù) intArr 僅僅是一個(gè)數(shù)組指針,在函數(shù)內(nèi)部無法通過這個(gè)指針獲得數(shù)組長度,必須將數(shù)組長度作為函數(shù)參數(shù)傳遞到函數(shù)內(nèi)部。數(shù)組 nums 的每個(gè)元素都是整數(shù),scanf() 在讀取用戶輸入的整數(shù)時(shí),要求給出存儲(chǔ)它的內(nèi)存的地址,nums+i就是第 i 個(gè)數(shù)組元素的地址。
用數(shù)組做函數(shù)參數(shù)時(shí),參數(shù)也能夠以“真正”的數(shù)組形式給出。例如對于上面的 max() 函數(shù),它的參數(shù)可以寫成下面的形式:
int max(int intArr[6], int len){ int i, maxValue = intArr[0]; //假設(shè)第0個(gè)元素是最大值 for(i=1; i<len; i++){ if(maxValue < intArr[i]){ maxValue=intArr[i]; } } return maxValue;}
int intArr[6]好像定義了一個(gè)擁有 6 個(gè)元素的數(shù)組,調(diào)用 max() 時(shí)可以將數(shù)組的所有元素“一股腦”傳遞進(jìn)來。
讀者也可以省略數(shù)組長度,把形參簡寫為下面的形式:
int max(int intArr[], int len){ int i, maxValue = intArr[0]; //假設(shè)第0個(gè)元素是最大值 for(i=1; i<len; i++){ if(maxValue < intArr[i]){ maxValue=intArr[i]; } } return maxValue;}
int intArr[]雖然定義了一個(gè)數(shù)組,但沒有指定數(shù)組長度,好像可以接受任意長度的數(shù)組。
實(shí)際上這兩種形式的數(shù)組定義都是假象,不管是int intArr[6]還是int intArr[]都不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組出來,編譯器也不會(huì)為它們分配內(nèi)存,實(shí)際的數(shù)組是不存在的,它們最終還是會(huì)轉(zhuǎn)換為int *intArr這樣的指針。這就意味著,兩種形式都不能將數(shù)組的所有元素“一股腦”傳遞進(jìn)來,大家還得規(guī)規(guī)矩矩使用數(shù)組指針。
int intArr[6]這種形式只能說明函數(shù)期望用戶傳遞的數(shù)組有 6 個(gè)元素,并不意味著數(shù)組只能有 6 個(gè)元素,真正傳遞的數(shù)組可以有少于或多于 6 個(gè)的元素。
需要強(qiáng)調(diào)的是,不管使用哪種方式傳遞數(shù)組,都不能在函數(shù)內(nèi)部求得數(shù)組長度,因?yàn)?intArr 僅僅是一個(gè)指針,而不是真正的數(shù)組,所以必須要額外增加一個(gè)參數(shù)來傳遞數(shù)組長度。
C語言為什么不允許直接傳遞數(shù)組的所有元素,而必須傳遞數(shù)組指針呢?
參數(shù)的傳遞本質(zhì)上是一次賦值的過程,賦值就是對內(nèi)存進(jìn)行拷貝。所謂內(nèi)存拷貝,是指將一塊內(nèi)存上的數(shù)據(jù)復(fù)制到另一塊內(nèi)存上。
對于像 int、float、char 等基本類型的數(shù)據(jù),它們占用的內(nèi)存往往只有幾個(gè)字節(jié),對它們進(jìn)行內(nèi)存拷貝非?焖。而數(shù)組是一系列數(shù)據(jù)的集合,數(shù)據(jù)的數(shù)量沒有限制,可能很少,也可能成千上萬,對它們進(jìn)行內(nèi)存拷貝有可能是一個(gè)漫長的過程,會(huì)嚴(yán)重拖慢程序的效率,為了防止技藝不佳的程序員寫出低效的代碼,C語言沒有從語法上支持?jǐn)?shù)據(jù)集合的直接賦值。
除了C語言,C++、Java、Python 等其它語言也禁止對大塊內(nèi)存進(jìn)行拷貝,在底層都使用類似指針的方式來實(shí)現(xiàn)。
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