7.2 参数传递的四种方式

7.2 参数传递的四种方式

本节摘要：调用方与被调方的参数交接有四种经典语义：传值（复制一份）、传引用（传地址）、传值结果（复制进出各一次）、传名（每次使用重新求值）。本节用同一个 swap 案例跑四种方式，推演各自的结果差异，并说明主流语言的选择与背后取舍。

阅读完本节，你应当能够：

1. 用同一个调用推演四种传递方式的执行结果
2. 说明别名效应在传引用下的表现与风险
3. 解释传值结果的"中间态"与真引用的区别
4. 指认主流语言的传递策略及其实际语义

一场四方会审

案例只有一个，双重交换：

被调方：procedure swap(a, b)
    t = a
    a = b
    b = t

调用方：i = 2;  j = 3
swap(i, j)
print i, j        ← 四种方式各打印什么？
追加考题：swap(i, i)  ← 别名调用，结果更分化和 swap(i, j) 后的 i、j 一起看
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方式一：传值。调用时把 i、j 的值复制给 a、b；swap 交换的是副本；返回后 i、j 原封不动。结果：2 3——交换失败，这是 C 默认行为，也是"为什么 C 写 swap 必须传指针"的答案。

方式二：传引用。调用时传 i、j 的地址；a、b 是 i、j 的别名；交换别名就是交换本体。结果：3 2——成功。但别名调用 swap(i, i) 时翻车：a、b 是同一变量的两个名字，交换等于自交换，i 保持 2（有的实现按顺序执行，t=a 后 a=b 再 b=t，三个动作全作用在同一格子上，值不变）。

方式三：传值结果（拷入拷出）。进入时复制（同传值），返回时把形参的终值复制回实参（传引用的效果），但复制发生在调用结束时刻。结果：3 2——成功；但 swap(i, i) 结果与传引用不同：进入时 a、b 各拿到 2 的副本，交换后 a=2、b=2，返回时依次写回 i 两次，i 终值 2。中间态可见的场合（并发、重入）它与真引用行为不同。

方式四：传名。实参表达式以"每次用到才求值"的方式塞进被调方——效果近似宏展开。对 swap 这类简单调用，结果同传引用 3 2；但一旦实参带副作用或下标计算，行为分化：swap(i, a[i]) 在传名下每次对 a 或 b 赋值都重新计算下标，若交换过程中 i 变了，写回的元素就换了位置。传名是历史产物（Algol 60 的定义），现代语言几乎绝迹，其思想活在惰性求值与宏系统里。

四种方式的结果汇总成一张决策速查：

调用 swap i j 的打印结果：
传值       → 2 3   交换失败，调用方毫发无损
传引用     → 3 2   交换成功
传值结果   → 3 2   交换成功，但中间态可见的场合与真引用不同
传名       → 3 2   简单场合同引用，副作用场合行为放大

调用 swap i i 的对照（别名调用）：
传值       → 2 2   无影响
传引用     → 2 2   自我交换，值不变（按序执行语义）
传值结果   → 2 2   副本各自为 2，写回两次同一值
传名       → 2 2   同引用
真正的分化藏在带下标与副作用的调用里，四种方式四种行为
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图 四种传递方式的时空对照

实参求值顺序：另一个隐藏维度

除了传递方式，还有一个常被忽略的约定：多参数时先算哪个实参。传值类语言里 f(g(), h()) 的 g、h 执行顺序，多数语言规范故意不定义（C 与 C++ 皆为未指定），留编译器自由。若 g、h 有共享副作用，未指定顺序就等于可移植性陷阱——同一份代码换个编译器结果不同。Java 与 Python 规定了从左到右，消除了这个不确定性。写跨平台代码的纪律：实参表达式不要有相互依赖的副作用。

主流语言的选择谱系

Java 那一行值得多说一句：obj.set(x) 能改对象内容（调用方可见），obj = new Obj() 不影响调用方——前半像引用、后半像传值，统一解释只有一种：传递的是"引用的副本"。

⚠️ 常见坑：把"传对象引用"当"传引用"用，在被调方对参数重新赋值期待调用方可见。Python 与 Java 里 def f(a): a = 新对象 之后调用方毫无感觉——改的是副本绑定。要影响调用方，只能改对象内容或返回新值。

💡 关键直觉：四种方式的本质区别是"被调方拿到的是什么"——值副本、地址、延迟求值的表达式、还是带写回协议的副本。设计语言选哪种，是在"安全（隔离副作用）"与"表达力（能改调用方状态）"之间落子。

交接仪式的补充条款

问：结构体这样的大参数怎么传？ 按约定分级：小到一两个寄存器装得下，拆开进寄存器；中等大小，调用方在栈上开一块传地址或传值；很大，几乎都传指针。约定的细节各指令集不同，但思路一致——参数交接的成本要和体积挂钩，无脑传值会把栈当货车用。

问：可变参数（如 printf 的省略号）怎么实现？ 前几个固定参数走约定寄存器，后续参数统一压进栈上连续区域，被调方靠格式字符串自行解读类型与个数。约定只保证参数在哪，不保证参数是什么——类型安全完全交给调用方自觉，这也是可变参数函数容易出错的机理根源。

补一问：返回值算参数传递吗？ 算逆向的传递。小返回值走约定寄存器直接带回；大返回值（结构体）由调用方在栈上开一块、把地址偷偷作为隐含首参数传给被调方，被调方往里填——大返回值本质是传地址的变体。理解了参数的交接，返回值不过是同一台戏的倒放。

本节要点回顾

• 四方式：传值隔离、传引用通本体、传值结果拷进拷出、传名惰性展开
• 别名分化：swap 传同一个变量，四种方式四种结果，是最佳考题
• 求值顺序：多实参的计算顺序多数语言未指定，副作用依赖是陷阱
• 语言谱系：C 传值、Fortran 传引用、Java 传引用的值，各有传统
• 设计本质：安全与表达力的交换，落在"被调方拿到什么"的定义上

交接方式定了，下一节看交接的物理现场：活动记录的六件组成、调用与返回的指令序列。