揭秘！值传递与引用传递，传的到底是什么?

程序员小跃

共 3220字，需浏览 7分钟

· 2020-12-22

在网上看到过很多讨论 Java、C++、Python 是值传递还是引用传递这类文章。

所以这一篇呢就是想从原理讲明白关于函数参数传递的几种形式。

参数传递无外乎就是传值（pass by value），传引用（pass by reference）或者说是传指针。

传值还是传引用可能在 Java、Python 这种语言中常常会困扰一些初学者，但是如果你有 C/C++背景的话，那这个理解起来就是 so easy。

今天我就从 C 语言出发，一次性把 Java、Python 这些都给大家讲明白，谁让我是指北呢哈哈

不过呀，要想彻底搞懂这个，需要了解两个背景知识：

堆、栈
函数调用栈

一、堆、栈

要注意，这“堆”和“栈”并不是数据结构意义上的堆（Heap，一个可看成完全二叉树的数组对象）和栈（Stack，先进后出的线性结构）。

这里说的堆栈是指内存的两种组织形式，堆是指动态分配内存的一块区域，一般由程序员手动分配，比如 Java 中的 new、C/C++ 中的 malloc 等，都是将创建的对象或者内存块放置在堆区。

而栈是则是由编译器自动分配释放（大概就是你申明一个变量就分配一块相应大小的内存），用于存放函数的参数值，局部变量等。

就拿 Java 来说吧，基本类型（int、double、long这种）是直接将存储在栈上的，而引用类型（类）则是值存储在堆上，栈上只存储一个对对象的引用。

举个栗子：

int age = 22;
String name = new String("shuaibei");

这两个变量存储图如下：

如果，我们分别对age、name变量赋值，会发生什么呢？

age = 18;
name = new String("xiaobei");

如下图：

age 仅仅是将栈上的值修改为 18，而 name 由于是 String 引用类型，所以会重新创建一个 String 对象，并且修改 name，让其指向新的堆对象。（细心的话，你会发现，图中 name 执行的地址我做了修改）

然后，之前那个对象如果没有其它变量引用的话，就会被垃圾回收器回收掉。

这里也要注意一点，我创建 String 的时候，使用的是 new，如果直接采用字符串赋值，比如：

String name = "shuaibei"

那么是会放到 JVM 的常量池去，不会被回收掉，这是字符串两种创建对象的区别，不过这里我们不关注。

Java 中引用这东西，和 C/C++ 的指针就是一模一样的嘛，只不过 Java 做了语义层包装和一些限制，让你觉得这是一个引用，实际上就是指针。

好，让我继续了解下函数调用栈。

二、函数调用栈

一个函数需要在内存上存储哪些信息呢？

参数、局部变量，理论上这两个就够了，但是当多个函数相互调用的时候，就还需要机制来保证它们顺利的返回和恢复主调函数的栈结构信息。

那这部分就包括返回地址、ebp寄存器（基址指针寄存器，指向当前堆栈底部）以及其它需要保存的寄存器。

所以一个完整的函数调用栈大概长得像下面这个样子：

那，多个函数调用的时候呢？

简单来说就是叠罗汉，这是两个函数栈：

今天，我们不会去详细了解函数调用过程ebp、ebp如何变化，返回地址又是如何起作用的。

今天的任务就是搞明白参数传递，所以其它的都是非主线的知识，忽略即可。

顺便插点题外话：

学习新知识有时候需要刨根问底，有时候却需要及时回头，尤其是计算机，你要是一直刨根问题，我能给你整到硅的提纯去，这就是失去了学习的意义。

最好的方式是，在一个恰到好处的地方建立一个抽象层，并且认可这个抽象层提供的功能/接口，不去探究这一层下面是什么，怎么实现的。

比如，学习 HTTP，我就只需要认 TCP 提供稳定、可靠传输就够了，暂时就不需要去看 TCP 如何做到的。

好了，继续说回函数传参，举个例子，下面这段代码在main函数内调用了func_a函数

int func_a(int a, int *b) {
 a = 5;
 *b = 5;
};

int main(void) {
 int a = 10;
  int b = 10;
  func_a(a, &b);
  printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
  return 0;
}

// 输出
a=10, b=5

那么func_a(a, &b) 这个过程，在函数调用栈上究竟是怎么样的呢？

就像上图所示，编译器会生成一段函数调用代码。

将 main 函数内变量 a 的值拷贝到 func_a 函数参数 a 位置。

将变量 b的地址，拷贝到 func_a 函数参数 b 的位置。

记住这张图，这是函数参数传递的本质，没有其它方式，just copy！

copy 意味着是副本，也就是在子函数的参数永远是主调函数内的副本。

决定是值传递还是所谓的引用传递，在于你 copy 的到底是一个值，还是一个引用（的值）。

其实引用也是值......不要觉得引用就是那种玄乎的东西。

所以会有一种声音说，是不存在所谓的引用传递的，一切传引用的本质还是传值。

也就是 pass pointer by value 或者 pass reference by value，哈哈哈有点意思。

今天，我们不讨论到底有没有传引用这个东西，这是一个个仁者见仁智者见智的问题。

我的目的呢，就是把参数传递这个过程给大家剖析下，至于到底是传值还是传引用，那就看大家怎么思考了。

三、pass by value in java

举个最简单的例子来说明下：

public class HelloWorld {
  
    public static void ChangeRef(String name) {
        name = new String("xiaobei");
    }

    public static void main(String[] args) {
        String name = new String("shuaibei");
       ChangeRef(name);
        System.out.println(name.equals("shuaibei"));

    }
}