C语言中通过引用调用函数的机制详解

C语言中通过引用调用函数的机制详解

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CSDN

1.

https://blog.csdn.net/mzgxinhua/article/details/140135286

在C语言中，有两种主要的函数调用方式：按值调用和按引用调用。本章将重点介绍通过引用调用函数的机制。

让我们从“指针”和“地址运算符（&）”的简要概述开始。请务必了解这两个概念，以便充分理解按引用调用的机制。

C中的地址运算符（&）

在C语言中，变量是命名的内存位置。当声明变量时，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。

为了获取创建变量的地址，我们使用地址（&）运算符。

例

请看下面的例子：

#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  

什么是C中的指针？

指针是存储另一个变量地址的变量。要声明指针变量，其名称以*符号为前缀。指针变量及其主变量的类型必须相同。

该地址是用&运算符分配的。取消引用运算符（*）与指针一起使用。它提取其地址分配给指针的变量的值。

例

以下示例演示了引用和取消引用在C语言中的工作原理：

#include <stdio.h>
int main(){
   int x = 10;
   int *y = &x;
   printf("x: %d Address of x: %d\n", x, &x);
   printf("Address of y: %d \n", &y);
   printf("Value at address in y: %d\n", *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  

引用调用在C语言中是如何工作的？

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。

让我们定义接收两个变量引用的add（）函数：

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

当调用这样的函数时，我们传递实际参数的地址。

例

让我们从main（）函数内部通过引用来调用add（）函数：

#include <stdio.h>
/* function declaration */
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

当您运行此代码时，它将产生以下输出：

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a和b的地址传递给add（）函数。a和b的地址分配给指针变量x和y。

现在关注add（）函数中的语句“z = *x + *y;”。请记住，x存储a的地址。*x和*y中的取消引用运算符分别获取a和b的值，因此z是main（）函数中a和b的相加。

示例：使用按引用调用交换值

让我们更详细地了解按引用调用机制的工作原理，借助以下交换两个变量值的示例。

#include <stdio.h>
/* Function definition to swap the values */
/* It receives the reference of two variables whose values are to be swapped */
int swap(int *x, int *y){
   int z;
   z = *x;   /* save the value at address x */
   *x = *y;  /* put y into x */
   *y = z;   /* put z into y */
  
   return 0;
}
/* The main() function has two variables "a" and "b" */ 
/* Their addresses are passed as arguments to the swap() function. */
int main(){
   /* local variable definition */
   int a = 10;
   int b = 20;
 
   printf("Before swap, value of a: %d\n", a );
   printf("Before swap, value of b: %d\n", b );
 
   /* calling a function to swap the values */
   swap(&a, &b);
 
   printf("After swap, value of a: %d\n", a);
   printf("After swap, value of b: %d\n", b);
 
   return 0;
}  

输出

当您运行此代码时，它将产生以下输出：

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a和b分别分配了内存地址100和200的位置。当它们的地址被传递给x和y（请记住它们是指针）时，swap（）函数中的变量x、y和z分别在地址1000、2000和3000处创建。

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”中的地址值存储在“x”（即10）中。同样，在语句“***x = *y;**”中，“y”（即20）中地址的值存储在指针为“x”的位置。

最后，语句“*y = z;”将“z”分配给“y”所指向的变量，即main（）函数中的“b”。“a”和“b”的值现在被交换。

下图直观地演示了它是如何工作的——

混合按值调用和按引用调用

可以使用函数调用机制，该机制是“按值调用”和“按引用调用”的组合。它可以称为“混合调用机制”，其中某些参数按值传递，其他参数通过引用传递。

C中的函数可以有多个参数，但只能返回一个值。按引用调用机制是克服此限制的一个很好的解决方案。

例

在此示例中，calculate（）函数按值接收一个整数参数，以及存储其正方形和立方体的两个指针。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
/* function declaration */
int calculate(int, int *, int *);
int main(){
   int a = 10;
   int b, c;
![](https://wy-static.wenxiaobai.com/chat-rag-image/5711894999221911367)
   calculate(a, &b, &c);
   printf("a: %d \nSquare of a: %d \nCube of a: %d", a, b, c);
}
int calculate(int x, int *y, int *z){
![](https://wy-static.wenxiaobai.com/chat-rag-image/3614197475111384835)
   *y  = pow(x,2);
   *z = pow(x, 3);
   return 0;
}  

输出

当您运行此代码时，它将产生以下输出：

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，通过引用调用机制被广泛使用。