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C 语言中的函数引用调用

函数调用有两种方式:(a) 按值调用和 (b) 按引用调用。本章将讲解按引用调用函数的机制。

本章首先简要概述一下"指针"和"寻址运算符 (&)"。学习这两个概念对于全面理解按引用调用的机制至关重要。

C 语言中的寻址运算符 (&)

在 C 语言中,变量是一个命名的内存位置。声明变量时,编译器会在内存中分配一个随机位置,并在内部使用用户定义的名称标识该位置。

要获取创建变量的地址,我们使用地址 (&) 运算符

示例

请看以下示例 -

#include <stdio.h>

int main(){

   int x = 10;
    
   printf("x: %d Address of x: %d", x, &x);
}

输出

这将打印 x 的值及其地址 -

x: 10 Address of x: -1990957196

C 语言中的指针是什么?

指针是存储另一个变量地址的变量。要声明指针变量,其名称需以 * 符号作为前缀。指针变量的类型必须与其宿主变量相同。

使用 & 运算符赋值。解引用运算符 (*) 与指针一起使用。它用于获取已赋值给指针的变量的值。

示例

以下示例演示了 C 语言中引用和解引用的工作原理 -

#include <stdio.h>

int main(){

   int x = 10;
   int *y = &x;

   printf("x: %d Address of x: %d
", x, &x);
   printf("Address of y: %d 
", &y);
   printf("Value at address in y: %d
", *y);
}

输出

运行代码并检查其输出 −

x: 10 Address of x: -1742755108
Address of y: -1742755104 
Value at address in y: 10

C 语言中如何进行引用调用?

当通过引用调用函数时,传递的是实际参数变量的地址,而不是它们的值。

我们定义一个 add() 函数,它接收两个变量的引用 -

int add(int *x, int *y){

    int z = *x + *y;
    
    return z;
}

调用此类函数时,我们传递的是实际参数的地址。

示例

我们在 main() 函数内部通过引用调用 add() 函数 -

#include <stdio.h>

/* 函数声明 */
int add(int *, int *);

int main(){

   int a = 10, b = 20;
   int c = add(&a, &b);
   
   printf("Addition: %d", c);
}

int add(int *x, int *y){
   
   int z = *x + *y;
   
   return z;
}

输出

运行此代码时,将产生以下输出 -

Addition: 30

现在让我们了解一下这段代码的实际工作原理。main() 函数将 ab 的地址传递给 add() 函数。ab 的地址被赋值给指针变量 xy

现在关注 add() 函数中的语句"z = *x + *y;"。记住,x 存储的是 a 的地址。 *x*y 中的解引用运算符分别获取 ab 的值,因此 z 是在 main() 函数中将 ab 相加。

示例:使用"通过引用调用"交换值

让我们通过以下交换两个变量值的示例,更详细地了解"通过引用调用"机制的工作原理。

#include <stdio.h>

/* 定义一个用于交换值的函数 */
/* 它接收两个待交换值变量的引用 */

int swap(int *x, int *y){

    int z;
    
    z = *x; /* 将值保存在地址 x */
    *x = *y; /* 将 y 赋值给 x */
    *y = z; /* 将 z 赋值给 y */
    
    return 0;
}

/* main() 函数有两个变量 "a" 和 "b" */
/* 它们的地址作为参数传递给 swap() 函数。*/

int main(){

   /* 局部变量定义 */
   int a = 10;
   int b = 20;
 
   printf("Before swap, value of a: %d
", a );
   printf("Before swap, value of b: %d
", b );
 
   /* 调用函数来交换值 */
   swap(&a, &b);
 
   printf("After swap, value of a: %d
", a);
   printf("After swap, value of b: %d
", b);
 
   return 0;
}

输出

运行此代码时,将产生以下输出 -

Before swap, value of a: 10
Before swap, value of b: 20
After swap, value of a: 20
After swap, value of b: 10

解释

假设 main() 函数中的变量 ab 分别分配了内存地址 100 和 200 的位置。由于它们的地址被传递给 xy(记住它们是指针),因此 swap() 函数中的变量 xyz 分别在地址 1000、2000 和 3000 处创建。

C 语言中的 swap 内部

由于 "x" 和 "y" 存储了 "a" 和 "b" 的地址,因此 "x" 变为 100,"y" 变为 200,如上图所示。

在 swap() 函数中,第一个语句 "z = *x" 导致 "x" 地址处的值存储在 "x" 中(即 10)。类似地,在语句"*x = *y;"中,"y"地址的值(即20)存储在指针指向"x"的位置。

最后,语句"*y = z;"将"z"赋值给"y"指向的变量,即main()函数中的"b"。现在,"a"和"b"的值交换了。

下图直观地演示了它的工作原理 -

直观地了解C语言中的工作原理

混合使用按值调用和按引用调用

您可以使用结合了按值调用和按引用调用的函数调用机制。这可以称为"混合调用机制",其中一些参数通过值传递,另一些通过引用传递。

C 语言中的函数可以有多个参数,但只能返回一个值。"通过引用调用"机制是克服此限制的好方法。

示例

在此示例中,calculate() 函数通过值接收一个整数参数,以及两个存储其平方和立方值的指针。

#include <stdio.h>
#include <math.h>

/* 函数声明 */
int calculate(int, int *, int *);

int main(){

   int a = 10;
   int b, c;

   calculate(a, &b, &c);

   printf("a: %d 
Square of a: %d 
Cube of a: %d", a, b, c);
}

int calculate(int x, int *y, int *z){

   *y  = pow(x,2);
   *z = pow(x, 3);

   return 0;
}

输出

运行此代码时,将产生以下输出 -

a: 10 
Square of a: 100 
Cube of a: 1000

当函数需要执行内存级操作(例如控制外围设备、执行动态分配等)时,广泛使用通过引用调用机制。