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c++ 指针参数传递的深层原理

news 来源：原创 2025/7/15 19:09:18

指针参数传递的深层原理

理解为什么可以修改指针指向的内容但不能直接修改指针本身，需要深入理解指针在内存中的表示方式和函数参数传递机制。

1. 指针的内存表示

指针本质上是一个变量，它存储的是另一个变量的内存地址。在内存中：

假设有:
int a = 10;
int* p = &a;

内存布局可能如下：

地址   | 变量名 | 值
0x1000 | a      | 10    (int)
0x2000 | p      | 0x1000 (指向a的指针)

2. 函数参数传递机制

当传递指针给函数时，发生的是值传递，即传递指针值的拷贝：

void func(int* ptr) {// ptr是p的副本，指向相同地址*ptr = 20;  // 修改指向的内容ptr = nullptr; // 只修改副本
}int main() {int a = 10;int* p = &a;func(p);// p仍然指向a，a的值变为20
}

内存中的变化过程：

调用前：

[main栈帧]
0x3000: p = 0x1000[全局内存]
0x1000: a = 10

调用func§时：
- 创建ptr副本（值=0x1000）
```
[func栈帧]
0x4000: ptr = 0x1000 (p的拷贝)
```
执行*ptr = 20：
- 通过ptr找到0x1000位置
- 修改该位置的值
```
[全局内存]
0x1000: a = 20
```
执行ptr = nullptr：
- 只修改func栈帧中的副本
```
[func栈帧]
0x4000: ptr = nullptr
```
- main中的p不受影响

3. 为什么可以修改指向的内容

因为指针副本和原指针存储的是相同的地址值，所以通过这个地址可以访问和修改同一块内存：

原始指针 p: 0x1000 → [a的内存]
副本指针 ptr: 0x1000 → [同一块a的内存]

解引用操作 (*ptr) 是通过地址访问内存，不受指针副本的影响。

4. 为什么不能修改指针本身

因为函数内部操作的是指针的副本，对副本的赋值不会影响原始指针：

原始指针 p: 0x1000
副本指针 ptr: 0x1000 → 修改为nullptr

修改ptr只是改变了函数栈帧中的副本，main中的p保持不变。

5. 类比说明

可以把指针想象成一个便签纸：

原始指针：你手中写着地址的便签
指针参数：复印了这个便签给朋友
- 朋友可以用便签上的地址找到你家并重新装修（修改内容）
- 朋友如果扔掉或修改他的复印件（修改指针本身），不会影响你手中的原件

6. 底层汇编视角

x86-64汇编示例：

; C代码: *ptr = 20;
mov rax, QWORD PTR [rbp-8]  ; 从栈加载ptr的值(地址)到rax
mov DWORD PTR [rax], 20     ; 向该地址写入20; C代码: ptr = nullptr;
mov QWORD PTR [rbp-8], 0    ; 只修改栈上的副本

可以看到修改内容是通过指针值间接寻址，而修改指针本身只是修改局部变量。

7. 正确修改指针的方法

如果需要修改指针本身（而不仅是指向的内容），必须传递指针的地址或引用：

方法1：二级指针

void alloc(int** pp) {*pp = new int(10);  // 解引用二级指针修改原始指针
}int main() {int* p;alloc(&p);  // 传递指针的地址
}

方法2：指针引用（C++推荐）

void alloc(int*& pRef) {pRef = new int(10);  // 直接修改引用绑定的指针
}int main() {int* p;alloc(p);
}

8. 总结要点

指针参数传递的是指针值的拷贝（地址值的副本）
通过副本指针可以修改原始数据（因为地址相同）
修改副本指针本身（改变它存储的地址）不影响原始指针
要修改指针本身需要传递指针的指针或指针的引用
这是C/C++函数参数"值传递"特性的直接结果

理解这一机制对于正确使用指针和避免内存错误至关重要。

c++ 指针参数传递的深层原理

指针参数传递的深层原理理解为什么可以修改指针指向的内容但不能直接修改指针本身，需要深入理解指针在内存中的表示方式和函数参数传递机制。 1. 指针的内存表示指针本质上是一个变量，它存储的是另一个变量的内存地址。在内存中： 假设有…...

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