C语言中取地址符做函数形参？—— 引用的讨论

取地址符做函数形参C语言强大且危险引入这个问题花去了整整一天的研究。先看一段严蔚敏的《数据结构》中栈的例程这里面的S第一遍看的时候想当然的认为是取了SqStack结构体的S的地址没有细想。然后又看到了这句。// platform: VC6.0 Status Pop(SqStack S, SElemType e); //取地址符12我开始突然发现这真的是取地址符吗对照了我自己写的程序仔细推敲发现不太对。仔细看这里的e如果这是个整型的栈那么SElemType就是int那么这里就等于Status Pop(SqStack S, int e); //很奇怪1类比的疑问我们都知道int *a,*b; /* 定义了两个整型的指针 */ int **a, **b; /* 定义了整型指针的指针 */12那么难道说是int e; // 定义了以一个整型数为地址的变量e1仔细看下接下来的函数定义显然这里可以看出由于top指针指向的是SElemType类型所以e是SElemType类型的。所以以上类比显然是不对的。C/C中的引用参数查找了很多的资料发现这个实际上是C里的形参符号必须要在跟在数据类型的后面使用。在函数内部对形参的操作都等同于直接操作原变量。先说形参和实参学过C语言的都知道一个经典的例子是关于写一个交换两个变量a,b的值的函数// “形参不等于实参”的经典错误示范 void swap(int a, int b) { int temp; temp a; a b; b temp; } void main() { int a 1, b 2; swap(a,b)l }1234567891011121314我们都知道把a,b作为形参传入时会临时的分配形参空间读取实参a,b的值存入这里的形参a,b实际地址是不同于原来的实参。形象的说实参a是一份讲义你在调用函数的时候函数就像学生一样去要讲义传递的实参。函数向系统要了张白纸栈区空间然后把这篇文章抄了一份拿去用了取名也叫作a。然后他怎么修改都不会继续准确点说 在程序运行的时候会分配一个全局区我们这里说的a,b实际上属于全局变量存储在全局区也有的地方叫做静态区。而这里的形参存储在栈区仅仅是保存了全局量的值所以所有对形参a,b的操作都和静态区的a,b无关。这里实参传递给形参的过程叫做值传递。附C/C程序的内存分配知识一个由C/C编译的程序占用的内存分为以下几个部分 1、栈区stack― 由编译器自动分配释放 存放函数的参数值局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。2、堆区heap ― 一般由程序员分配释放 若程序员不释放程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事分配方式倒是类似于链表。这个空间是公用的如果没有释放会使得可用堆区空间变小最好在申请后手动释放。3、全局区静态区static―全局变量和静态变量的存储是放在一块的初始化的全局变量和静态变量在一块区域 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后由系统释放4、文字常量区 ―常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放5、程序代码区―存放函数体的二进制代码。所以我们可以理解为这里的e是为了说明e变量不是仅仅的把值传递进了函数内部。那怎么通过函数操作函数外部的参数呢根据C语言学习中标准解法一是将实参的地址传递进函数中函数中通过地址直接操作原变量的值二是利用函数本身的返回。// 利用指针的经典解法 void swap(int *a, int *b) { int temp; temp *a; *a *b; *b temp; } void main() { int a 1, b 2; swap(a,b); }1234567891011121314必须先弄清楚各种地址要理清引用参数的使用和原理明白这个符号和指针的区别先必须搞清楚数据的地址。在《操作系统》中可以得知三种地址的区别逻辑地址、线性地址和物理地址。关于这三者的区别可以看这里操作系统逻辑地址、线性地址和物理地址http://www.cnblogs.com/dirichlet/archive/2011/03/18/1987746.html或者这里http://blog.csdn.net/geekwill/article/details/52449855这里用图简单通俗的说下为了通俗易懂严格上并不准确我们的程序在操作系统中运行的时候会给我们的程序进程在内存中分配一些空间。为了方便说明这里假设内存是16位地址实际上32位地址支持4G内存我们可以看到a的物理地址是0x23。然后0x2300是什么呢这个是进程数据段的首地址一般我们习惯叫做程序运行的入口地址。像上面的图所示我们通过a把a的逻辑地址传递进了函数swap中然后swap函数通过*a找到a的物理地址这个是操作系统完成的其中会经过一些过程需要先变换为线性地址。那么我们可以总结实际上在C语言中使用取地址符取出的是变量的[逻辑地址]就算用汇编进行操作也是一样。变量的物理地址只有操作系统知道实际上逻辑地址和物理地址都是32位整数32位机。两个不同进程就算逻辑地址一样实际的物理地址也不同。这里关于各种变量的内存地址相关可以参考C语言内存地址基础http://blog.jobbole.com/44845/关于C语言的函数调用过程更加深度严谨也更难懂的知识墙裂推荐这篇文章深入理解C语言的函数调用过程http://blog.chinaunix.net/uid-23069658-id-3981406.html通过引用传递和通过指针传递之前的两个例子分别用常规的值传递和指针的传递实现数据交换的过程看起来不同其实都是差不多的。实质上都是值传递。第一个例子的执行过程第二个例子的执行过程可以看出实际上利用指针的方法也只是把a,b的逻辑地址作为一个整数通过值传递到形参里存储起来了值传递的内容是a,b的逻辑地址。这两种方式都需要额外的开辟栈区的内存而且指针操作是易错且不安全的。下面是通过引用参数完成的交换过程。// 引用参数实现交换 void swap(int a, int b){ int temp; temp a; a b; b temp; } // Using main to test void main(){ void swap(int, int); int a 1, b 2; swap(a,b); printf(%d %d\n,a,b); }12345678910111213141516有些文章说道通过引用的方式传递给函数的是变量的地址这种方式叫做地址传递方式还提到这是和“值传递”十分不同的方式。有些书说道“引用实际上是取了个‘别名’”还有的书和文章说道引用是比通过指针传递更加高效的方式因为不需要开辟新的内存空间用来拷贝实参的地址。真的吗引用实现原理的讨论先讨论引用实现的系列文章大佬们讲得比较透彻而且论据丰富。c中的引用的使用原理以及使用实例http://blog.csdn.net/ztz0223/article/details/1639305C 引用 参数传递 机制【强烈推荐】http://blog.csdn.net/huqinweI987/article/details/50769096C引用的本质与修改引用的方法http://blog.csdn.net/huqinweI987/article/details/24874403举例剖析C中引用的本质及引用作函数参数的使用http://www.jb51.net/article/80911.htm如果不想看干货长文的就看下下面的通俗简短讨论吧。我们看下下面这段小程序int i 0; int j i; // 设j为i的一个引用 j 10; // 将j试着改变为10 int *p j; // 观察引用的取地址操作1234汇编伪汇编解析如下;int i 0; mov dword ptr [i],0; // i的内容置为0; ;int j i; lea eax, [i]; // 将i的地址放入eax寄存器 mov dword ptr[j],eax; // 将i的地址传入j的内容 ; j 10; mov eax, dword ptr[j]; // 取j的内容(i的地址)放入eax mov dword ptr [eax], 0Ah; // 将eax地址指向修改为10 ;int *p j; mov eax,dword ptr [j] // 将j的内容传给eax mov dword ptr [p],eax // 把eax内容传入p的内容1234567891011121314实际上通过对汇编的分析可以看出“引用是一个别名”的说法并不准确实际上实现过程中引用也可以看成是一种指针实际上引用变量存储的就是引用对象的地址也要占用内存空间和指针占用大小不同只不过C的标准规定了引用初始化完毕之后对引用的操作就等于是对实际对象的操作。虽然引用可以看做特殊的指针对引用的操作会被编译器解释成对地址指向的目标的操作。但和*p这种取指针指向对象的方式不同这种方式不会开辟临时空间存储指针指向的对象。如果指向对象很大操作重复数很多这个差异就会对性能有十分大的影响。引用的本身值即引用对象的地址不可以像指针变量一样修改对引用的操作只会解释成对引用对象的操作可以理解引用变量是一个静态的指针。对第2条的解释关于指针操作拷贝副本和引用节省空间的详细解释可以看上面的文章—— C 引用 参数传递 机制【强烈推荐】。