C语言函数传递指针参数的问题详解

c语言函数传递指针参数的问题

一个问题是，我们想用一个函数来对函数外的变量v进行操作，比如，我想在函数里稍微改变一下这个变量v的值，我们应该怎么做呢？又或者一个常见的例子，我想利用swap()函数交换两个变量a,b的值，我们应该怎么做呢（好吧，博主是觉得这个问题十分经典）。

如果你真的理解c语言中【函数】这个工具的本质，我想你稍微仔细的思考一下，可能就不会来查看博主的这篇文章，对函数来说，它所传递的任何参数仅仅是原来参数的一个拷贝，所以，对任何企图通过void swap(int a,int b)来交换a,b值或者想通过void alter(int v)来改变v的值，都是徒劳的。

c语言里，改变值只能通过指针（地址）方式进行传递，或许你会说传递数组不是也可以改变值么，实际上，传递数组就是传递指针（或许对数组来说，这个指针有点特别）//注意：c里没有引用，c++里才有

我们先来看一下有趣的swap函数，它用于交换a,b两个变量

code case 1

#include 
void swap(int a,int b)
{
    int temp=a;
    a=b;
    b=temp;
}
int main()
{
    int a=4,b=5;
    swap(a,b);
    printf("a = %d ,b = %d\n",a,b);
    return 0;
}

不出意料的，我们会知道这段代码其实并不能得到我们想要的结果，它并不能交换两个变量a,和b,的值，这是为什么？

我们不妨修改这段代码，在main()和swap()里分别打印a和b的地址，看看到底发生了什么；我们修改代码如下：
code case 2

#include 
void swap(int a,int b)
{
    printf("address in swap():%p %p\n",&a,&b);
    int temp=a;
    a=b;
    b=temp;
}
int main()
{
    int a=4,b=5;
    printf("address in main():%p %p\n",&a,&b);
    swap(a,b);
    printf("a = %d ,b = %d\n",a,b);
    return 0;
}

它的运行结果为：

address in main():0061ff2c 0061ff28
address in swap():0061ff10 0061ff14
a = 4 ,b = 5

显然，在两个函数里，它们的地址并不相同，这意味着，它们并不是相同的存储空间，改变swap里的值，实际上仅仅只改变了swap()里面的a和b的值罢了，一旦swap执行完，swap里的a和b的储存空间立即释放掉，对于main()里的a和b，没有半点影响。

那么在c语言里如何才能交换两个变量的值呢？
方法是通过指针传参，看下面的代码
code case 3

#include 
void swap(int *a,int *b)
{
    printf("address in swap():%p %p\n",a,b);
    int temp=*a;
    *a=*b;
    *b=temp;
}
int main()
{
    int a=4,b=5;
    printf("address in main():%p %p\n",&a,&b);
    swap(&a,&b);
    printf("a = %d ,b = %d\n",a,b);
    return 0;
}

运行结果为：

address in main():0061ff2c 0061ff28
address in swap():0061ff2c 0061ff28
a = 5 ,b = 4

这样，就把a,b的值交换了！
等等，我们分析一下它的原理，它究竟做了哪些变化呢，在swap函数里，我们将a和b的地址给了swap函数，作为形参，在swap函数中，a和b是指向两个int 类型的指针，它们接受了main里面a和b的地址，也就是a=&a (in main())；b=&b (in main())；所以对*a实际上就是对a(in main())操作啦；
那么，聪明的你肯定能想到，在swap()函数里变量a和b的地址肯定和main里a和b的地址是不同的，swap里的a,b的地址是指针的地址（在swap里a,b是指针），而它们的值是在main()里面a和b的地址；
我们不妨打印一下swap里a,b和地址就明白了；
code case 4

#include 
void swap(int *a,int *b)
{
    printf("address in swap(),the value of a and b:%p %p\n",a,b);
    printf("address in swap(),the address of a and b:%p %p\n",&a,&b);
    int temp=*a;
    *a=*b;
    *b=temp;
}
int main()
{
    int a=4,b=5;
    printf("address in main(),the address of a and b:%p %p\n",&a,&b);
    swap(&a,&b);
    printf("a = %d ,b = %d\n",a,b);
    return 0;
}

运行结果：

address in main(),the address of a and b:0061ff2c 0061ff28
address in swap(),the value of a and b:0061ff2c 0061ff28
address in swap(),the address of a and b:0061ff10 0061ff14
a = 5 ,b = 4

通过结果我们知道，在swap里，指针a和b的值和main()里的a和b的地址是一样的，那么对*a进行的各种赋值实际上就是对main()里的a的各种操作，它们代表同一储存空间的的值；但是对swap里的a,和b的地址，和main里的是不一样的，这是显然的，a只是一个容纳&a地址的变量罢了，它是swap里重新分配的一块内存，并且，它的类型和main里的a,b类型完全不同，它是一个指针类型；

用比喻的方法来讲，在多行书架上，每行各自放了一本书，现在我想把a,b这两本书交换一下位置，我想让你帮我交换一下，你要怎么做呢？好了，我告诉你a书在第一行书架上，b在第四行书架上，现在，你可以做了吧，你首先会取出第一行的a书，将其拿出放在左手，然后用右手取出位于第四行的b书，放在第一行上，再将位于左手上的a书放到第四行上，至此，交换完成。
仔细想想，在这个过程中你不就相当于充当了swap这个函数的作用吗？我告诉了你a，b的地址，你真正交换了它

当然，我想探讨的并不是只有这些，在文章一开始，我就引入了这样的话题，我们先看一下这段代码问题：

#include 
#include 
typedef struct lnode
{
    int data;
    struct lnode *next;
}lnode;
void initlinklist(lnode *l)
{
    l=(lnode *)malloc(sizeof(lnode));
    l->data=0;
    l->next=null;
}
int main()
{
    lnode *l=null;
    initlinklist(l);
    printf("%p\n",l);
    return 0;
}

问：该代码能否正确初始化一个链表头结点？
我想，如果你能正确理解前面的几个例子，那么，你的答案一定回答的是no，该initlinklist并不能真正初始化一个链表头结点，在函数里我们的确是给l分配了内存，初始化了结点，但是，initlinklist()里的l并不是main()里的l，虽然名称是一样的，但是initlinks()的l是局部的(所以，其实你写成a,b,c,d都没关系)，传进来的只是一个lnode*副本，这个副本和外面的l的内容是一样的，但是变量不是同一个，当这个子函数执行完后，main()里的l还是原来的l。
（注意！在initlinklist函数中通过malloc分配的内存是通过堆来划分的，这意味着函数调用完毕后，内存不能自动释放，将会造成内存泄漏，并且，此代码中malloc申请的内存是悬浮的）

但是，在大多数时候，我们却的确是需要这样一个函数来为我们做这些事情，那么，应该怎么修改呢？
修改代码如下

#include 
#include 
typedef struct lnode
{
    int data;
    struct lnode *next;
}lnode;
lnode * initlinklist(lnode *l)
{
    l=(lnode *)malloc(sizeof(lnode));
    l->data=0;
    l->next=null;
    return l;
}
int main()
{
    lnode *l=null;
    l=initlinklist(l);
    printf("%p\n",l);
    return 0;
}

运行结果

006d1588

改过后的initlinklist初始化了头结点，并把生成节点的地址传递给上一层的main中的l,所以得到了正确的结果
（实际上，写成initlinklist(lnode *l)可能不是一种必要的方式，完全可以写成void，这两者是等价的）

对比交换a,b值那样，我们也可以这样改

#include 
#include 
typedef struct lnode
{
    int data;
    struct lnode *next;
}lnode;
void initlinklist(lnode **l)
{
    (*l)=(lnode *)malloc(sizeof(lnode));
    (*l)->data=0;
    (*l)->next=null;
}
int main()
{
    lnode *l=null;
    initlinklist(&l);
    printf("%p\n",l);
    return 0;
}

运行结果

006b1588

（注：采用此种方式是及其复杂的，因为这是一个二级指针，会增加理解难度，所幸的是，c++中的引用，可以避免这个问题）

想一下，为什么，
在swap(int *a,int *b)中，a,b是指针变量，它们自身有个地址&a,&b，a，b的内容是存放传递过来的变量地址（也即是main()里a,b的地址），用*a和*b就是取当前所存放地址的值，也就是说，a,b指向main里a,b的内存块地址，*a和*b相当于是直接对main()里的a,b其操作，所以能到达交换（改变值）的目的是显然的。
在这里main里的l是一个指针类型，本身就指向某块内存，而l这个变量的地址作为内容传递给initlinklist()函数，那么子函数里面的l的内容不就是main()里l地址么，那么，*l不就是main里l的内容么，也就是说，对*l操作就是对main()里的l进行操作。