在 C 中递归期间数组会发生什么？

Question

在下面的代码中，我尝试在二叉树中打印从根到叶子的所有路径。 如果我写一个递归函数如下：

    void printPath(BinaryTreeNode * n, int path[],int pathlen)
    {
    //assume base case and initializations taken care of

        path[pathlen++] = n->data;
        printPath(root->left,path,pathlen);
        printPath(root->right,path,pathlen);
    }

（我特意删除了基本情况和边缘情况处理以提高可读性）

path 数组会发生什么？它只是在每次递归调用期间被修改的一个全局副本吗？ pathlen 变量是否覆盖了一些 path 值，给人的感觉是每个堆栈帧都有自己的本地path 的副本，因为 pathlen 对于每个堆栈帧都是本地的？

Answer 1

传递int[] 变量实际上几乎就像传递int* 一样。递归函数的第一次调用传递了真正的int[]，它只不过是内存中的一个地址，与每个递归调用中使用的地址相同。

基本上，如果您放置调试打印，例如

printf("%p\n", path);

在您的递归函数中，您会看到地址始终相同，既不会改变也不会被修改。在调用期间唯一被压入栈帧的是数组的地址，但始终保持不变。

Answer 2

欢迎来到数组指针衰减。当你传递一个数组时，会发生两件不同的事情：

1. 当你声明一个函数来接受一个数组参数时，你实际上是在定义这个函数来接受一个指针参数。即声明

   void foo(int bar[]);
   

   完全等价于

   void foo(int* bar);
   

   数组的声明已衰减为指向其第一个元素的指针的声明。

2. 每当你使用数组时，它也会衰减成指向它的第一个元素的指针，所以代码

   int baz[7];
   foo(baz);
   

   又完全等同于

   int baz[7];
   foo(&baz[0]);
   

   只有两个例外情况不会发生这种数组指针衰减：语句sizeof(baz) 和&baz。

这两种效果共同造成了数组通过引用传递的错觉，尽管 C 只通过值传递指针。

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array-pointer-decay 的发明是为了允许根据指针算术定义数组下标运算符：语句baz[3] 被定义为等同于*(baz + 3)。试图将 3 添加到数组的表达式。但由于数组指针衰减，baz 衰减为int*，在该int* 上定义了指针算法，并产生指向数组中第四个元素的指针。然后可以取消引用修改后的指针以获取 baz[3] 处的值。

Answer 3

void printPath(BinaryTreeNode * n, int path[],int pathlen);

编译器真的是这样看的

void printPath(BinaryTreeNode * n, int *path, int pathlen);

路径数组会发生什么？是否只是在每次递归调用期间修改的一个全局副本

什么都没有。相同的path 被传递，因为在C 数组传递只是一个指针复制操作；不，它不是全局副本，而是传递给函数第一次调用的参数，并且几乎总是存在于堆栈中。

并且 pathlen 变量覆盖了一些路径值，给人的感觉是每个堆栈帧都有自己的本地路径副本，因为 pathlen 对于每个堆栈帧都是本地的？

由于您修改的是数组元素的值，而不是指向数组开头的指针，因此path 本身指向的内容（始终是数组）没有任何改变。就像你说的那样，它可能会给人一种感觉（特别是如果你习惯了其他语言的这种结构），但实际上只有相同的路径会被传递。

旁白：您似乎没有处理退出条件，就目前而言，当您开始修改超出数组范围的元素时，这将是一个无限循环并且很可能是未定义的行为.