C語言中指針變量作為函數參數詳解
在C語言中,函數的參數不僅可以是整數、小數、字符等具體的數據,還可以是指向它們的指針。用指針變量作函數參數可以將函數外部的地址傳遞到函數內部,使得在函數內部可以操作函數外部的數據,並且這些數據不會隨着函數的結束而被銷燬。
像數組、字符串、動態分配的內存等都是一系列數據的集合,沒有辦法通過一個參數全部傳入函數內部,只能傳遞它們的指針,在函數內部通過指針來影響這些數據集合。
有的時候,對於整數、小數、字符等基本類型數據的操作也必須要藉助指針,一個典型的例子就是交換兩個變量的值。
有些初學者可能會使用下面的方法來交換兩個變量的值:
#include
運行結果:
a = 66, b = 99
從結果可以看出,a、b 的值並沒有發生改變,交換失敗。這是因為 swap() 函數內部的 a、b 和 main() 函數內部的 a、b 是不同的.變量,佔用不同的內存,它們除了名字一樣,沒有其他任何關係,swap() 交換的是它內部 a、b 的值,不會影響它外部(main() 內部) a、b 的值。
改用指針變量作參數後就很容易解決上面的問題:
#include
運行結果:
a = 99, b = 66
調用 swap() 函數時,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。函數運行結束後雖然會將 p1、p2 銷燬,但它對外部 a、b 造成的影響是“持久化”的,不會隨着函數的結束而“恢復原樣”。
需要注意的是臨時變量 temp,它的作用特別重要,因為執行*p1 = *p2;語句後 a 的值會被 b 的值覆蓋,如果不先將 a 的值保存起來以後就找不到了。
用數組作函數參數
數組是一系列數據的集合,無法通過參數將它們一次性傳遞到函數內部,如果希望在函數內部操作數組,必須傳遞數組指針。下面的例子定義了一個函數 max(),用來查找數組中值最大的元素:
#include
運行結果:
12 55 30 8 93 27↙
Max value is 93!
參數 intArr 僅僅是一個數組指針,在函數內部無法通過這個指針獲得數組長度,必須將數組長度作為函數參數傳遞到函數內部。數組 nums 的每個元素都是整數,scanf() 在讀取用户輸入的整數時,要求給出存儲它的內存的地址,nums+i就是第 i 個數組元素的地址。
用數組做函數參數時,參數也能夠以“真正”的數組形式給出。例如對於上面的 max() 函數,它的參數可以寫成下面的形式:
int max(int intArr[6], int len){ int i, maxValue = intArr[0]; //假設第0個元素是最大值 for(i=1; i<len; i++){ if(maxValue < intArr[i]){ maxValue=intArr[i]; } } return maxValue;}
int intArr[6]好像定義了一個擁有 6 個元素的數組,調用 max() 時可以將數組的所有元素“一股腦”傳遞進來。
讀者也可以省略數組長度,把形參簡寫為下面的形式:
int max(int intArr[], int len){ int i, maxValue = intArr[0]; //假設第0個元素是最大值 for(i=1; i<len; i++){ if(maxValue < intArr[i]){ maxValue=intArr[i]; } } return maxValue;}
int intArr[]雖然定義了一個數組,但沒有指定數組長度,好像可以接受任意長度的數組。
實際上這兩種形式的數組定義都是假象,不管是int intArr[6]還是int intArr[]都不會創建一個數組出來,編譯器也不會為它們分配內存,實際的數組是不存在的,它們最終還是會轉換為int *intArr這樣的指針。這就意味着,兩種形式都不能將數組的所有元素“一股腦”傳遞進來,大家還得規規矩矩使用數組指針。
int intArr[6]這種形式只能説明函數期望用户傳遞的數組有 6 個元素,並不意味着數組只能有 6 個元素,真正傳遞的數組可以有少於或多於 6 個的元素。
需要強調的是,不管使用哪種方式傳遞數組,都不能在函數內部求得數組長度,因為 intArr 僅僅是一個指針,而不是真正的數組,所以必須要額外增加一個參數來傳遞數組長度。
C語言為什麼不允許直接傳遞數組的所有元素,而必須傳遞數組指針呢?
參數的傳遞本質上是一次賦值的過程,賦值就是對內存進行拷貝。所謂內存拷貝,是指將一塊內存上的數據複製到另一塊內存上。
對於像 int、float、char 等基本類型的數據,它們佔用的內存往往只有幾個字節,對它們進行內存拷貝非常快速。而數組是一系列數據的集合,數據的數量沒有限制,可能很少,也可能成千上萬,對它們進行內存拷貝有可能是一個漫長的過程,會嚴重拖慢程序的效率,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數據集合的直接賦值。
除了C語言,C++、Java、Python 等其它語言也禁止對大塊內存進行拷貝,在底層都使用類似指針的方式來實現。
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