swap函数中体现出的c语言函数的值传递机制（形参中int * &是什么意思）

目前初学C语言，对于深层内存机制了解不是十分透彻，只是将自己的理解方式简单记录一下。

我们知道交换两个变量的数值非常简单，只需要一个中间变量swap

void main(){
	int a=3, b=5,swap;
	swap = a;
	a = b;
	b = swap;
}

这样就完成了a和b两个变量的数值交换，但是当我们把这段代码原封不动的搬进一个函数swap里好像又不是这么回事了。

无法达到预想目的swap函数

void swap(int x, int y){
	int swap;
	swap = x;
	x = y;
	y = swap;
}

void main(){
	int a=3, b=5;
	printf("交换前：a=%d,b=%d\n",a,b);
	swap(a,b);
	printf("交换后：a=%d,b=%d\n",a,b);
}

// 输出结果：
交换前a=3,b=5
交换后a=3,b=5
请按任意键继续. . .

这时我们惊奇的发现明明一模一样的代码搬进了函数里但是变量a与b却并没有按照预想中的一样交换数值。
那么这段代码在内存中是什么样子的呢

刚刚进入swap函数时：
在这里插入图片描述
每个函数都有一个独立的变量空间，当执行到swap(a,b)时，swap中定义的形参x、y只是拿到了a、b两个变量中存储的值的复制品，它们甚至不知道a、b的存在，这两组变量是完全独立互不影响的。

当函数执行完之后：
在这里插入图片描述
当一个函数执行完毕时也就是它的变量空间销毁的时刻，因为main函数执行完毕意味着程序的结束，所以main中的变量一直伴随着程序存在。

图片上是swap函数刚刚执行完毕即将销毁变量空间时里面的变量值，我们可以看到事实上在swap的变量空间中已经完成了交换，但是功能的完成也意味着自己的销毁，无法影响a、b的值也无法展示出来，只能默默的毁灭。

能够成功完成使命的swap函数

通过上面的例子我们知道形参是无法影响实参的值的，因为它们在两个空间中，注定不能相遇。但是好在C语言有指针的存在。
这里我决定先画出来原理再写代码。

在这里插入图片描述

指针是通过存储变量地址来指向变量，那么即使*x、*y拿到的是地址的复制品也不影响它们存在的期间指向a、b的事实，那么现在实际上有两个指针（*a，*x）指向a，两个指针（*b，*y）指向b，这两个指针地位是一样的，都可以直接读取和修改a、b的值，所以我们就可以通过这点来改变a、b的值。

实际代码如下：

void swap(int *num1, int* num2){
	int swap;
	swap = *num1;
	*num1 = *num2;
	*num2 = swap;
}
void main(){
	int a=3, b=5;
	int *c=&a, *d=&b
	printf("交换前a=%d,b=%d\n",a,b);
	swap(c,d);
	printf("交换后a=%d,b=%d\n",a,b);
}
// 输出结果：
交换前a=3,b=5
交换后a=5,b=3
请按任意键继续. . .

在调用swap函数时我们没有直接传入a、b，而是传入了&a、&b（即a、b的地址，亦即最左侧的那栏c、d）
下面是swap刚执行完即将销毁时各个变量的值：
在这里插入图片描述

我们可以看到在swap函数中我们没有改变x和y的值，而是通过*x 和 *y直接修改了它们指向的a、b变量中存储的值。也就达到了交换值的目的。

现在我们也就不难发现另一种写法中的错误了：

又一种错误写法

void swap(int *num1, int *num2){
	int *swap;
	swap = num1;
	num1 = num2;
	num2 = swap;
}

void main(){
	int a=3, b=5;
	int *c=&a, *d=&b
	printf("交换前a=%d,b=%d\n",a,b);
	swap(c,d);
	printf("交换后a=%d,b=%d\n",a,b);
}
// 输出结果：
交换前a=3,b=5
交换后a=3,b=5
请按任意键继续. . .

在这个swap函数中刚开始执行时内存结构和正确的情况是相同的，我们直接来看一下执行结束时的结果：

在这里插入图片描述
我们可以看到swap函数中只是交换了x、y中存储的地址值，也就是改变了x、y指向的变量的值，main函数的变量空间还是没有任何改变。

最后再看看（int * &）是什么意思

这个语法是C++中的引用类型，但不知道为什么C语言也可以用，我们直接来看看代码和最后的结果。

void swap(int* &num1, int* &num2){
	int * temp;
	temp = num1;
	num1 = num2;
	num2 = temp;
}

void main(){
	int a =3,b = 5;
	int *c=&a, *d=&b;
	printf("交换前a=%d,b=%d\n",a,b);
	swap3(c,d);
	printf("交换后a=%d,b=%d\n",a,b);
}
// 输出结果：
交换前a=3,b=5
交换后a=5,b=3
请按任意键继续. . .

和刚刚的代码效果一样啊，那这多加的一个&有什么用呢？看看内存结构就一目了然了。

在这里插入图片描述
其实效果很简单，就是让实参与形参同步变化。实质上是将实参这个空间直接给形参，即形参和实参公用一个空间（或者说是给实参空间又起了一个别名）。这个加了&的就叫引用变量。实际内存中就是这样的：
在这里插入图片描述
这样就可以实现形参与实参的同步改变了，因为它们实际上是一个人的两个名字，叫哪个说的都是同一个人。在swap函数结束时销毁掉的也只是x、y这两个名字，而不是那个人。

这样的话是不是就有一个大胆的想法，交换函数哪儿还用这么麻烦还要用指针，这个想法还真没问题。

利用引用变量来直接完成swap函数

void swap4(int & x,int & y){
	int temp;
	temp = x;
	x = y;
	y = temp;
}

void main(){
	int a=3, b=5;
	printf("交换前：a=%d,b=%d\n",a,b);
	swap(a,b);
	printf("交换后：a=%d,b=%d\n",a,b);
}
// 输出结果：
交换前a=3,b=5
交换后a=5,b=3
请按任意键继续. . .