C 語言函數參數傳遞機制深度解析：值傳遞與指針實現交換

問題背景

初學者常見困惑：`swap(x, y)` 函數內部交換了形參 `x`、`y` 的值，為什麼主函數中的實參 `a`、`b` 沒有變化？「單向傳遞」究竟如何運作？

核心原理：值傳遞

C 語言只有值傳遞。調用函數時，系統為形參分配臨時存儲空間，將實參的值的副本複製給形參。函數內部操作的是副本，不影響原始變量。

void swap(int x, int y) { // 形參 x, y 是實參 a, b 的副本
    int t = x;
    x = y;
    y = t;
    // 此處僅交換了副本的值
}

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    swap(a, b); // 傳遞 a, b 的值 (10, 20)
    // a 仍為 10, b 仍為 20
}

為什麼需要 `t = x; x = y; y = t;` 三步驟？

這是經典的中間變量交換法：

1. `t = x`：將 `x` 的值暫存到臨時變量 `t`（騰出 `x` 的位置）。
2. `x = y`：將 `y` 的值賦給 `x`（完成 `x` 的更新）。
3. `y = t`：將暫存的原 `x` 值（現存 `t` 中）賦給 `y`（完成 `y` 的更新）。

若直接寫 `x = y; y = x;`，第二步執行後 `x` 已變為 `y` 的值，原 `x` 值丟失，導致兩個變量值相同。

真正實現交換：傳遞地址（指針）

若需在函數內修改實參值，必須傳遞實參的地址，函數參數類型為指針。

void swap(int *px, int *py) { // 形參為指針，接收地址
    int t = *px; // 解引用獲取值
    *px = *py;   // 通過地址修改原變量
    *py = t;
}

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    swap(&a, &b); // 傳遞地址
    // a=20, b=10 交換成功
}

內存模型圖解

調用 swap(&a, &b) 時：
棧幀 main:  a [地址 0x100, 值 10]   b [地址 0x104, 值 20]
棧幀 swap:  px [地址 0x200, 值 0x100]  py [地址 0x204, 值 0x104]
             ↑                              ↑
             └────────── 指向 ─────────────┘
*px 解引用訪問 0x100 處內存，直接修改 a 的值。

總結

• C 語言參數傳遞本質是值拷貝。
• 「單向傳遞」指數據流向：實參值 → 形參副本，無反向流動。
• 需修改實參時，傳遞指針（地址），在函數內通過解引用操作原內存。
• 交換算法三步驟（暫存、賦值、恢復）是通用邏輯，與語言無關。