一次关于数组作为函数参数的较真

有关形参和实参

例1

void fun( int x )
{
	x = 5;
}

void main()
{
	int a = 3;
	fun( a );
}

对C语言有一定了解的人应该都知道,通过调用fun并不能把a的值改变为5.(如果这一点你都不明白,请不要继续往下阅读了)。因为C语言并不是真正的把a传入fun函数,只是复制了a的值传给局部变量x(值传递,形式参数)。

例2

void fun( int x[] )
{
	x[1] = 1;
}

void main()
{
	int a[2] = { 0, 0 };
	
	fun( a );
	
	printf( "%d", a[1] );
}

然而这段代码最后的输出却是1。为什么数组传入后函数里对x的改变就可以改变a的值呢?因为在C语言中,数组作为参数传递的时候,传入的是数组首地址(相当于传入一个指向数组的指针),而不是采用和普通整形变量一样的值传递(拷贝一份数值)。

验证

例1

#include <stdio.h>
#include <time.h>

int a[5]      = {0};
int b[5000]   = {0};
int c[500000] = {0};

void fun( int x[] )
{
	return ;
}

void main()
{
	int i, j;
	
	time_t start_time, end_time;    //记录起始时间、结束时间
	
	//test 1 -----------------------------------------------------------------
	start_time = clock();
	
	for( i = 0; i < 10000; i++ )
		for( j = 0; j < 500; j++ )  //循环5000000次
			fun( a );
		
	end_time = clock();
	
	printf( "Array length : 5       Use time : %ld \n", end_time - start_time );
	
	//test 2 -----------------------------------------------------------------
	start_time = clock();
	
	for( i = 0; i < 10000; i++ )
		for( j = 0; j < 500; j++ )
			fun( b );
		
	end_time = clock();
	
	printf( "Array length : 5000    Use time : %ld \n", end_time - start_time );
	
	//test 3 -----------------------------------------------------------------
	start_time = clock();
	
	for( i = 0; i < 10000; i++ )
		for( j = 0; j < 500; j++ )
			fun( c );
		
	end_time = clock();
	
	printf( "Array length : 500000  Use time : %ld \n", end_time - start_time );
	
	
	
}

上面的程序中定义了三个长度不同的数组abc,函数fun的功能很简单,传入一个数组,然后什么都不干直接返回。如果C语言采用值传递的方法,那么显而易见的test2和test3的运行的时间应该比test1大的多。让我们看看输出。

这里写图片描述

多运行几次,你会发现,三段程序的执行时间几乎一致。这成功的验证了我们的想法。同样的,你不妨试试定义成50000*50000的二维数组,程序的效率和你传入一个长度为5的数组是一样的。TRY IT!

例2

void fun( int x[100] )
{
	printf("x size : %d\n",sizeof(x) );
}

void main()
{
	int a[100];
	
	printf("a size : %d\n",sizeof(a));
	
	fun(a);
	
}

这里写图片描述

对于a的大小为400大家应该不陌生,4(int型)*100(数组长度)=400
但是同样的int x[100]x的大小就只有8(long int型,指针大小)。说明了并没有为x开辟100个单元空间用来存储参数,x只是一个指针。
`

例3

手头有数据结构课本的学弟学妹不妨翻到P220看一下Figure7.2。
函数的参数列表有两个 Element_Type A[]int N。其中A[]是待排序的数组。然而额外传递了一个等于A长度的参数N。说明在参数传递的过程中,数组的长度信息丢失了,因此不得不通过int N传入。

一个问题

既然无论多大的数组,都只是传入首地址进函数,就产生了一个问题:数组的长度信息丢失了!就好比你只知道每个班级第一个同学的学号,而无法知道整个班级的人数。因此,你必须显式地定义一些参数的长度

尝试定义这样一个函数

void fun( int x[][] )
{
	return ;
}

编译器会丢给你一个ERROR。提示 array type has incomplete element type(数组类型含有不完整的元素类型)。因为,编译器不知道这个二维数组是多大的!

所以你只能写成

void fun( int x[][5] )
{
	return ;
}

另一个问题

你可能要问,为什么第一个方括号里可以不用填写数字(即不需要告诉编译器你二维数组的行数),同时,以下的定义是合法的

void fun( int x[] )
{
	return ;
}

让我们了解一下数组是如何定位元素的。对于一维数组x[3],定位过程是 x(首地址)+3(偏移量),这个偏移量是我们给定的,可以是任意值(甚至允许你越界访问)

因为x是一个传入的已知的指针,因此对于编译器来说,信息已经足够。

对于二维数组x[3][4],定位过程是x(数组首地址)+3(行数)* 每行数组的元素数 + 4(偏移量)

此处x已知,3和4已经给出。但是对于编译器来说,每行数组的元素数是未知的,因此必须显示给定。

欺骗编译器

兵法有云,知己知彼,百战不殆。我们既然知道了数组内部的存储方式,不妨来尝试“欺骗”一下编译器

int a[3][3] = {0};

void fun( int x[][4] )                  //CHEAT!
{
	x[1][1] = 1;
}

void main()
{
	int i, j;
	
	fun( a );
	
	for( i = 0; i < 3; i++ )            //打印数组
	{
		for( j = 0; j < 3; j++ )
			printf( "%d ", a[i][j] );
		printf("\n");
	}
}

在这里,我们对编译器做了一个“欺骗”,我们欺骗它说,我们将传入一个每行长度为4的数组x进去。但是实际上传入的a是一个3行3列的数组。

看看结果

这里写图片描述

当我们改变x[1][1]时。编译器傻傻得以为一行真的有四个元素
把a[0][0]到a[0][2]和a[1][0]当作了第一行的四个元素并跳过

把a[1][1]当作x[1][0],把a[1][2]当作了x[1][1]进行修改

总结

C语言中,数组作为参数,总是只能传入指针,这是C语言一个伟大的发明(他允许你通过函数操作任何一个大数组而不影响效率)。但是也带来了一些不便(你必须显式的指定数组长度,或者在函数的传入参数列表中加入一个变量传递数组长度信息)

posted @ 2019-05-10 11:10  Velscode  阅读(75)  评论(0编辑  收藏