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C語言指標與函數參數傳遞：從交換函數理解指標本質

編輯：關於C

指標與位址核心規則

規則	說明
`&` 運算元限制	僅能用於記憶體中物件 (變數、陣列元素)，不可用於表達式、常數、`register` 變數
`*` 間接引用	作用於指標，存取指向的物件
指標型別嚴格性	指標只能指向特定型別，`void*` 可存放任意指標但不可直接解引用

C 語言參數傳遞機制：傳值呼叫

C 永遠傳值：函數收到的是引數副本，無法直接修改呼叫端變數。


// 錯誤嘗試：無法修改 main 的 x, y
void swap_wrong(int x, int y) {
    int t = x; x = y; y = t;  // 只修改區域副本
}

指標實現「模擬傳址」

傳遞變數位址，函數透過解引用修改原變數：


#include 

void swap(int *x, int *y);

int main() {
    int m = 1, n = 2;
    swap(&m, &n);  // 傳遞位址
    printf("m=%d n=%d\n", m, n);  // 輸出: m=2 n=1
    return 0;
}

void swap(int *x, int *y) {
    int temp = *x;  // 解引用取值
    *x = *y;        // 解引用賦值
    *y = temp;
}

記憶體模型圖解

main 堆疊幀:          swap 堆疊幀:
+----------+          +----------+
| m: 1     | ←──┐     | x: &m    | ──┐
+----------+    │     +----------+   │
| n: 2     | ←──┘     | y: &n    | ──┘
+----------+          | temp: 1  |
                      +----------+

*x  即 *(&m)  即 m
*y  即 *(&n)  即 n

等價轉換理解


// swap 內部操作等價於：
int *x = &m;
int *y = &n;

temp = *(&m);      // temp = m
*(&m) = *(&n);     // m = n
*(&n) = temp;      // n = temp

關鍵差異：C vs Java 參數傳遞

特性	C 語言	Java
基本型別	傳值 (副本)	傳值 (副本)
物件/陣列	無物件概念，陣列退化為指標	傳參考副本 (可修改物件內容)
修改呼叫端變數	必須傳位址 (&var)	基本型別不可，物件可修改內部狀態
交換函數實作	傳指標 swap(int, int)	基本型別不可實作，需包裝類或陣列

進階：指標參數的 const 正確性


// 僅讀取，不修改 → 加 const
void print_int(const int *p) {
    printf("%d", *p);  // 安全
    // *p = 10;       // 編譯錯誤
}

// 修改指向的資料 → 不加 const
void set_int(int *p, int val) {
    *p = val;  // 正確
}

// 修改指標本身 (罕見) → 指標的指標
void reallocate(int **p, size_t n) {
    *p = realloc(*p, n * sizeof(int));
}