Cのポインタについて（関数への値渡し）

質問

C言語のポインタに関する質問です。関数に引数を渡す方法として以下の誤ったswap関数でなぜだめなのかいまいち得心できません。わかりやすくかみくだいて説明していただけると有り難いです。

できましたら、トレースともうしますか、変数の値の動きを詳細に段階的にプログラムの流れに沿って追っていって、だからこうなんだよ、みたいな解説がいただけたら有り難いです。わがままいってすみません。

/* 誤ったswap関数の宣言 */
void swap(int x, int y);
int main(void)
{
int num1 = 5;
int num2 = 10;
printf("変数num1の値は%dです。¥n", num1);
printf("変数num2の値は%dです。¥n", num2);
printf("変数num1とnum2の値を交換します。¥n", num1);
swap(num1, num2);
printf("変数num1の値は%dです。¥n", num1);
printf("変数num2の値は%dです。¥n", num2);
return 0;
}

/* 誤ったswap関数の定義 */
void swap(int x, int y)
{
int tmp;
tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}

----------
/* swap関数の宣言 */
void swap(int *pX, int *pY);
int main(void)
{
int num1 = 5;
int num2 = 10;
printf("変数num1の値は%dです。¥n", num1);
printf("変数num2の値は%dです。¥n", num2);
printf("変数num1とnum2の値を交換します。¥n", num1);
swap(&num1, &num2);
printf("変数num1の値は%dです。¥n", num1);
printf("変数num2の値は%dです。¥n", num2);
return 0;
}

/* swap関数の定義 */
void swap(int *pX, int *pY)
{
int tmp;
tmp = *pX;
*pX = *pY;
*pY = tmp;
}

回答No.3

not_ace · ベストアンサー

ポインタはメモリ上のアドレスがイメージできていないと理解するのが難しいです。

/* 誤ったswap関数の宣言 */の例では渡されるのは「値」であってアドレスではありません。

上記例ではnum1に「5」、num2に「10」を入れた場合なので
swap(num1, num2);によって関数には5、10が渡されますが、
関数が「void swap(int x, int y)」と定義されていると
引数であるint x、 int yは「swap(x,y)」が呼ばれたときだけ一時的に確保される変数になります。
なのでいくらswap関数内でx,yの値を操作しようとも、元のmain関数のnum1,num2には何の影響もありません。

対して正しいほうのswap関数では「void swap(int *pX, int *pY)」と定義することによって
変数の「アドレス」を渡しています。(このアドレスを持っているpX、pYをポインタと呼びます)

*pXのようにポインタに「*」をつけるとpXが指し示すアドレスにある変数を変更することができます。

正しいswap関数の方ではswap(&num1, &num2);と書かれている(「&」をつけるとその変数のアドレスが渡される)ので、
pX、pYにはnum1、num2のアドレスが渡されます。

関数内では渡されたアドレスがさしている場所の変数の値を入れ替えているので正しくswapすることができます。

わかりやすい？例えで説明すると
num1という名前の家とnum2という名前の家があります。
num1には「5」が、num2には「10」が住んでいます。

swap関数が呼ばれたときに「x」と「y」という仮設住宅が建てられて
「5」と「10」のコピー人間「5'」「10'」を住まわせます。
(ｘには「5'」、ｙには「10'」)

関数内の操作で「5'」と「10'」の住んでいる家を入れ替えます。

関数が終わると「5'」と「10'」が入れ替わって住んでいる仮設住宅は取り壊されますが
元の住宅には何も操作をしていないので
num1には「5」が、num2には「10」が住んだままです。

以上が間違った例

次が正しい例

num1という名前の家とnum2という名前の家があります。
num1には「5」が、num2には「10」が住んでいます。

swap関数が呼ばれたときに「pX」と「pY」にはnum1とnum2の住所が書かれます
関数は住所を元にnum1とnum2の家を訪問し、住んでいる人を入れ替えます。

関数が終わるとnum1には「10」が、num2には「5」が入れ替わって住んでいます。

この説明がわかりやすいかいまいち自信がありませんが理解の助けになれば幸いです。

お礼

住宅と仮設住宅の例えがわかりやすく理解に役立ちました。有り難うございます。他の方も同様にアドバイスありがとうございました。この場でお礼申し上げます。

補足

わかりやすいご説明有り難うございます。

ちなみに誤ったＳｗａｐ関数では

void swap(intX, intY){***}
が
void swap(int Y, intX){***}
に入れ替わっただけで値は5と10で無にも変わらない
intX->num1（5）
intY->num2（10）
理屈が飲み込めないんですよね（汗）
そういうことでしょうか？？？

回答No.7

gerugugu84

この説明ではどーですか？

int num1 = 5;　　　　→メモリ上の100番地が確保されてそこに5が入る
int num2 = 10; 　　　→メモリ上の104番地が確保されてそこに10が入る

誤ったswap関数の場合
swap(num1, num2);　　→メモリ上の200番地と204番地が確保されて
　　　　　　　　　　　それぞれに100番地と104番地の値5と10がコピーされる
　　　　　　　　　　　この後、200番地と204番地の値が入れ替えられるが、
　　　　　　　　　　　100番地と104番地の値は変わらない

正しいswap関数の場合
swap(&num1, &num2);　→メモリ上の200番地と204番地が確保されて
　　　　　　　　　　　それぞれに100番地と104番地というアドレスそのものがコピーされる
　　　　　　　　　　　この後、200番地と204番地に入ってるアドレス（100番地と104番地）
　　　　　　　　　　　の指し示す値が入れ替えられるので、num1とnum2の値が入れ替わる

※メモリの番地はあくまで例えです。
　実際にはどこに確保されるのかは不定です。
　メモリ上に確保されるとは限らない、とかの話もナシ。

>「変数のコピー」を引数にとる関数に「変数のアドレス値」を渡してしまっており、
> なおかつswapに渡された引数に対して関数内で直接代入してしまってます。

ポインタを使ったswap関数が間違っているかのような誤解を招く書き方ですが、
ポインタを引数にとる関数に「変数のアドレス値」を渡すのは当然のことです。
渡された引数に対して関数内で直接代入するためにポインタを使います。

ポインタを使ったswap関数は正しい使い方であり、何の問題もありません。

回答No.6

not_ace

ANo.3の回答者です。

すみません。

補足でおっしゃりたいことが良くわかりません。

どこがしっくりこないのかもうちょっと噛み砕いていただけますか？

回答No.5

kmee

> void swap(int &x, int &y)

『C言語には』参照渡しはありません。
参照渡しと同等のことをするなら、「ポインタを値渡し」することになります。

C++もやってると、ときどき混乱してしまいますが。
他にもstructが省略できないとか...

回答No.4

okdummy001

void swap(int x, int y)
{
　int tmp;
　tmp = x;
　x = y;
　y = tmp;
}
と
void swap(int *x, int *y)
{
　int tmp;
　tmp = *x;
　*x = *y;
　*y = tmp;
}
の違いですが、まず明らかなのは引数のｘ、ｙの前に「*」が付いているかどうかですよね？　これで引数の型が違うという風にコンパイラは解釈します。なにが違うのかというと関数に引数として与えた変数の、「変数が持つ値自体のコピー」か「変数のアドレス値」かという違いです。　変数のコピーとして引数を渡す場合は、その変数が実行される間だけ一時的に新しい領域が確保され、関数から抜けるときに開放されます。もちろん関数呼び出しの際に渡した引数の変数のアドレスとはことなるアドレスのものです。
変数に代入されている値と変数のアドレス値は違うものですよ。

あなたのプログラムだと、「変数のコピー」を引数にとる関数に「変数のアドレス値」を渡してしまっており、なおかつswapに渡された引数に対して関数内で直接代入してしまってます。こういう書き方をC言語で行うことも確かに過去にはありましたがこういう書き方はしないでください。
もしそういう風に書きたいのであれば「参照引数」を使ってください。以下のように書きます。
void swap(int &x, int &y)
{
　int tmp;
　tmp = x;
　x = y;
　y = tmp;
}
参照引数値は引数として渡した変数と「同じ値かつ同じアドレス値」を持つものです。このように書けば誤りではなくなりますし、処理も正常に行われるでしょう。

高級言語では意識することが少なくなっているのかもしれませんが、プログラム内で使用する全ての変数にはメモリのどこかにその領域が割り当てられて、その場所を示している値が「ポインタ値」でその「ポインタ値から始まる変数のサイズ分の領域（バイト単位）」に書き込まれたデータです。
特にC/C++ではポインタを使った処理がありますので、「ポインタ値」と「変数値」の違いを認識されることから始められてはいかがでしょうか。
http://www7b.biglobe.ne.jp/robe/cpphtml/

回答No.2

tadys

C言語の関数で渡す引数は全て元の変数のコピーです。
そのコピーは関数から戻る時にすべて廃棄されます。
コピーの値をいくらいじったところで元の変数の値が変化する事はありません。

元の変数の値を変化させようとするのであれば、その変数の保存場所（変数のアドレス）を関数に渡す必要が有ります。
戻り値として戻す方法もあります。

回答No.1

jjon-com

/* 誤ったswap関数 */
int num1 = 5; …変数num1を確保する
int num2 = 10; …変数num2を確保する
swap(num1, num2); …num1とnum2の中身を別関数に送る
　↓
　↓
　↓
void swap(int x, int y)
　　…変数xと変数yを確保し，受け取った値を代入する。

値渡し（値をコピーして渡す）ですから，
xの中身は5ですし，yの中身は10ですが，num1やnum2とは別の領域です。
xやyの中身をどう変更しても，num1やnum2の中身は変化しません。