C++ 算法（12）：数组参数传递详解，值传递、指针传递与引用传递

在 C++ 中，数组作为函数参数传递时存在一些特殊机制，理解这些机制对编写高效、安全的代码至关重要。本文将通过代码示例和原理分析，详细讲解 ​​值传递、指针传递、引用传递​​ 三种方式的差异，并结合 Visual Studio (VS) 实现示例。

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一、数组参数的本质

在 C++ 中，​​数组名作为函数参数时会退化为指针​​，即传递的是数组首元素的地址。这意味着无论函数参数声明为数组形式还是指针形式，底层实现均为指针传递。例如：

void func(int arr[10]);    // 等价于 void func(int* arr)
void func(int* arr);       // 直接声明为指针

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二、三种传递方式的实现与对比

1. 值传递（伪传递）

虽然语法上可以声明为数组形式，但实际传递的是指针。​​无法通过函数内部修改原数组的大小或长度​​，且需额外传递数组长度参数。

#include <iostream>
using namespace std;// 值传递（实际为指针传递）
void printValue(int arr[], int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {cout << arr[i] << " ";}cout << endl;
}int main() {int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};printValue(arr, 5);  // 必须显式传递数组长度return 0;
}

​​特点​​：

• 语法上兼容数组声明，但底层为指针。
• 需手动传递数组长度，存在安全隐患（如长度不匹配）

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2. 指针传递

通过指针直接操作内存地址，灵活性高，但需谨慎处理边界条件。

#include <iostream>
using namespace std;// 指针传递
void modifyPointer(int* ptr, int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {ptr[i] *= 2;  // 直接修改原数组元素}
}int main() {int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};modifyPointer(arr, 5);for (int num : arr) cout << num << " ";  // 输出：2 4 6 8 10return 0;
}

​​特点​​：

• 直接操作内存，效率高。
• 需确保指针有效性，避免越界访问

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3. 引用传递

通过引用传递数组，可保留数组大小信息，增强代码安全性。

#include <iostream>
using namespace std;// 引用传递（需指定数组大小）
template<size_t N>
void modifyReference(int (&arr)[N]) {for (int& elem : arr) {elem *= 2;  // 直接修改原数组元素}
}int main() {int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};modifyReference(arr);for (int num : arr) cout << num << " ";  // 输出：2 4 6 8 10return 0;
}

​​特点​​：

• 编译时检查数组大小，避免越界。
• 语法更简洁，无需显式传递长度

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三、在 Visual Studio 中的实现步骤

1. ​​创建项目​​：

   • 打开 VS → 新建项目 → 选择 "控制台应用" → 命名项目（如 ArrayDemo）。

2. ​​编写代码​​：

   • 在 main.cpp 中粘贴上述三种方法的代码，分别测试。

3. ​​调试与验证​​：

   • 设置断点，观察数组在函数内外的变化。
   • 使用 Watch 窗口监控变量值，验证传递机制。

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四、对比总结

​​传递方式​​	​​内存操作​​	​​安全性​​	​​灵活性​​	​​适用场景​​
值传递	指针间接访问	低（需手动传长度）	中等	简单遍历，无需修改原数组
指针传递	直接内存操作	中（需防越界）	高	需动态修改数组内容
引用传递	直接内存操作	高（编译时检查）	高	需保证数组大小固定且安全

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五、扩展：模板与泛型编程

通过模板可进一步优化引用传递，支持任意大小的数组：

template<typename T, size_t N>
void printTemplate(T (&arr)[N]) {for (const auto& elem : arr) {cout << elem << " ";}cout << endl;
}// 调用示例
int main() {double arr[3] = {1.1, 2.2, 3.3};printTemplate(arr);  // 输出：1.1 2.2 3.3return 0;
}

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六、最佳实践建议

1. ​​优先使用引用传递​​：兼顾安全性和效率，尤其适用于固定大小数组。
2. ​​避免裸指针​​：若必须使用指针，结合智能指针（如 std::unique_ptr）管理内存。
3. ​​结合标准库容器​​：如 std::vector 或 std::array，提供更安全的数组操作