C语言传值调用：归并排序为何无需全局声明数组arr？

我有一个关于C语言作用域的基础问题：以下来自GeeksforGeeks的归并排序代码为何能正常运行？我了解C语言采用传值调用，即函数内对数组arr的操作本不应影响外部。

更具体地说：为何无需将arr声明为全局变量代码就能正常工作？为何最后一次打印能输出正确的排序数组？

/* C program for Merge Sort */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
// Merges two subarrays of arr[].
// First subarray is arr[l..m]
// Second subarray is arr[m+1..r]
void merge(int arr[], int l, int m, int r)
{
    int i, j, k;
    int n1 = m - l + 1;
    int n2 = r - m;
 
    /* create temp arrays */
    int L[n1], R[n2];
 
    /* Copy data to temp arrays L[] and R[] */
    for (i = 0; i < n1; i++)
        L[i] = arr[l + i];
    for (j = 0; j < n2; j++)
        R[j] = arr[m + 1 + j];
 
    /* Merge the temp arrays back into arr[l..r]*/
    i = 0; // Initial index of first subarray
    j = 0; // Initial index of second subarray
    k = l; // Initial index of merged subarray
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        }
        else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }
 
    /* Copy the remaining elements of L[], if there
    are any */
    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }
 
    /* Copy the remaining elements of R[], if there
    are any */
    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}
 
/* l is for left index and r is right index of the
sub-array of arr to be sorted */
void mergeSort(int arr[], int l, int r)
{
    if (l < r) {
        // Same as (l+r)/2, but avoids overflow for
        // large l and h
        int m = l + (r - l) / 2;
 
        // Sort first and second halves
        mergeSort(arr, l, m);
        mergeSort(arr, m + 1, r);
 
        merge(arr, l, m, r);
    }
}
 
/* UTILITY FUNCTIONS */
/* Function to print an array */
void printArray(int A[], int size)
{
    int i;
    for (i = 0; i < size; i++)
        printf("%d ", A[i]);
    printf("\n");
}
 
/* Driver code */
int main()
{
    int arr[] = { 12, 11, 13, 5, 6, 7 };
    int arr_size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
 
    printf("Given array is \n");
    printArray(arr, arr_size);
 
    mergeSort(arr, 0, arr_size - 1);
 
    printf("\nSorted array is \n");
    printArray(arr, arr_size);
    return 0;
}

核心原因解析 #

你对C语言传值调用的理解没错，但忽略了数组作为函数参数时的特殊处理规则：

• C语言中，数组名作为函数参数传递时，会自动退化为指向数组首元素的指针。也就是说，函数参数里的int arr[]完全等价于int *arr，传递的不是整个数组的副本，而是原数组第一个元素的内存地址。
• 当你在merge或mergeSort函数中执行arr[k] = ...这类操作时，本质是通过指针直接访问原数组所在的内存空间，修改的是原数组的元素值，而非某个局部副本。

为什么不需要全局变量 #

全局变量的作用是让函数能直接访问全局内存区域，但这里通过传递数组退化成的指针，函数已经获得了访问原数组内存的权限，完全可以直接修改主函数中定义的数组，自然不需要将数组声明为全局变量。

简单类比：你把家里的钥匙给了别人，别人拿着钥匙就能直接进你家修改东西，而不需要把家搬到公共区域（全局变量）。这里的"钥匙"就是数组首元素的地址，函数拿到这个地址后，就能直接操作原数组的内存。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者marie_antoinette