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C语言的参数传递机制

关于C语言中参数是如何传递的，ISO/IEC 9899:2018标准第6.5.2.2 Function calls节有这样两段话，原文如下：

In preparing for the call to a function, the arguments are evaluated, and each parameter is assigned the value of the corresponding argument.

A function can change the values of its parameters, but these changes cannot affect the values of the arguments. On the other hand, it is possible to pass a pointer to an object, and the function can then change the value of the object pointed to. A parameter declared to have array or function type is adjusted to have a pointer type as described in 6.9.1.

意思是：

函数调用时，将对实际参数进行评估，每个形式参数将被赋予对应实际参数的值。

函数能够改变形式参数的值，但不会影响实际参数的值。通过指针，函数可以改变指针指向对象的值。声明为数组类型或者函数类型的形式参数将被调整为ISO/IEC 9899:2018标准第6.9.1节描述的指针类型。

这也就是说C语言中参数是按值传递（pass by value）的。


下面通过具体例子讨论一下C语言中参数是如何按值传递的。

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/*
** C语言按值传递机制
** 非指针类型
*/

#include <stdio.h>

/* 交换函数-交换两个参数的值。*/
void swap(int A, int B)
{
    /* 交换前形式参数的值。*/
    printf("Before swap in swap function: A=%d\n", A);
    printf("Before swap in swap function: B=%d\n\n", B);
    
    /* 交换形式参数的值。*/
    int temp = A;
    A = B;
    B = temp;
    
    /* 交换后形式参数的值。*/
    printf("After swap in swap function: A=%d\n", A);
    printf("After swap in swap function: B=%d\n", B);
}

int main(void)
{
    int a = 3;
    int b = 7;

    /* 交换前实际参数的值。*/
    printf("Before swap in main function: a=%d\n", a);
    printf("Before swap in main function: b=%d\n", b);
    
    swap(a, b);
    
    /* 交换后实际参数的值。*/
    printf("After swap in main function: a=%d\n", a);
    printf("After swap in main function: b=%d\n", b);

    return 0;
}

将输出：

Before swap in main function: a=3

Before swap in main function: b=7

Before swap in swap function: A=3

Before swap in swap function: B=7

 

After swap in swap function: A=7

After swap in swap function: B=3

After swap in main function: a=3

After swap in main function: b=7


下面按程序执行的先后顺序分析一下实际参数、形式参数的存在状态。

程序
执行顺序		 执行main函数，
初始化实参a、b。		 调用swap函数。 执行swap函数，
交换形参值。		 swap函数
调用结束。		 main函数
执行结束。
参数 a(3)
b(7)		 a(3)
b(7)
A(3)
B(7)		 a(3)
b(7)
A(7)
B(3)		 a(3)
b(7)
A(7)
B(3)		 a(3)
b(7)

宿主环境中C程序的执行是从main函数开始按顺序执行的；执行实际参数a、b的初始化后，a、b的值分别为3、7；调用swap函数，形式参数A、B值通过对应的实际参数赋值获得；在swap函数中交换形式参数值，A、B中存储的值发生改变；swap函数调用结束，形式参数A、B将不可见；main函数执行结束，实际参数a、b将不可见；所以在这个过程中形式参数值的改变不会影响实际参数值。


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/*
** C语言按值传递机制
** 指针类型
*/

#include <stdio.h>

/* 交换函数-交换两个指针参数的值，并修改指针指向对象的值。*/
void swap(int *ptrA, int *ptrB)
{
    /* 交换前形式参数的值。*/
    printf("Before swap in swap function: ptrA=%p\n", ptrA);
    printf("Before swap in swap function: ptrB=%p\n\n", ptrB);
    
    /* 修改指针指向对象的值，并交换形式参数的值。*/
    *ptrA = 7;
    *ptrB = 3;
    int *temp = ptrA;
    ptrA = ptrB;
    ptrB = temp;
    
    /* 交换后形式参数的值。*/
    printf("After swap in swap function: ptrA=%p\n", ptrA);
    printf("After swap in swap function: ptrB=%p\n", ptrB);
}

int main(void)
{
    int a = 3, b = 7;
    int *ptra = &a, *ptrb = &b;

    /* 交换前实际参数及其指向对象的值。*/
    printf("Before swap in main function: ptra=%p\n", ptra);
    printf("Before swap in main function: ptrb=%p\n", ptrb);
    printf("Before swap in main function: a=%d\n", a);
    printf("Before swap in main function: b=%d\n", b);
    
    swap(ptra, ptrb);
    
    /* 交换后实际参数及其指向对象的值。*/
    printf("After swap in main function: ptra=%p\n", ptra);
    printf("After swap in main function: ptrb=%p\n", ptrb);
    printf("After swap in main function: a=%d\n", a);
    printf("After swap in main function: b=%d\n", b);
    
    return 0;
}

将输出：

Before swap in main function: ptra=0028ff14

Before swap in main function: ptrb=0028ff10

Before swap in main function: a=3

Before swap in main function: b=7

Before swap in swap function: ptrA=0028ff14

Before swap in swap function: ptrB=0028ff10

 

After swap in swap function: ptrA=0028ff10

After swap in swap function: ptrB=0028ff14

After swap in main function: ptra=0028ff14

After swap in main function: ptrb=0028ff10

After swap in main function: a=7

After swap in main function: b=3


下面按程序执行的先后顺序分析一下实际参数、形式参数及其指向对象的存在状态。

程序
执行顺序		 执行main函数，初始化实参ptra、ptrb及其指向对象a、b。 调用swap函数。 执行swap函数，
修改指向对象值。		 执行swap函数，
交换形参值。		 swap函数
调用结束。		 main函数
执行结束。
参数
及其指向对象		 a(3)
b(7)
ptra(&a)
ptrb(&b)		 a(3)
b(7)
ptra(&a)
ptrb(&b)
ptrA(&a)
ptrB(&b)		 a(7)
b(3)
ptra(&a)
ptrb(&b)
ptrA(&a)
ptrB(&b)		 a(7)
b(3)
ptra(&a)
ptrb(&b)
ptrA(&b)
ptrB(&a)		 a(7)
b(3)
ptra(&a)
ptrb(&b)
ptrA(&b)
ptrB(&a)		 a(7)
b(3)
ptra(&a)
ptrb(&b)

调用swap函数，形式参数ptrA、ptrB值通过对应的实际参数ptra、ptrb赋值获得，所以ptrA、ptrB的值就是变量a、b的地址；对表达式*ptrA、*ptrB赋值就是对变量a、b赋值；swap函数调用结束后形式参数ptrA、ptrB不可见，但变量a、b仍然存在；通过这种方式函数可以修改指针指向对象的值。


为防止指向对象被意外修改，可以使用const类型限定符对指向对象进行限定。

按值传递对于小型数据特别有效；对于一些大型数据（例如：数组、结构等）可以通过指针的按值传递来提高效率。