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 a 和 b 的地址传递给 add() 函数。a 和 b 的地址被赋值给指针变量 x 和 y。
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 和 *y 中的解引用运算符分别获取 a 和 b 的值，因此 z 是在 main() 函数中将 a 与 b 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 a 和 b 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 x 和 y(记住它们是指针)，因此 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" 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 -
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。
