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深刻理解C#的传值调用和传引用调用
2011-10-28 15:56:35           
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传值调用和传引用调用是几乎所有主流语言都会涉及到的问题,下面我谈谈我对C#中传值调用和传引用调用的理解。

1. 一般对C#中传值调用和传引用调用的理解

  • 如果传递的参数是基元类型(int,float等)或结构体(struct),那么就是传值调用。
  • 如果传递的参数是类(class)那么就是传引用调用。
  • 如果传递的参数前有ref或者out关键字,那么就是传引用调用。

验证示例的代码如下:

 

 

 

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01    using System;

02   

03    public class ArgsByRefOrValue

04    {

05        public static void Main(string[] args)

06        {

07            // 实验1. 传值调用--基元类型

08            int i = 10;

09            Console.WriteLine("before call ChangeByInt: i = " + i.ToString());

10            ChangeByInt(i);

11            Console.WriteLine("after call ChangeByInt: i = " + i.ToString());

12   

13            Console.WriteLine("==============================================");

14            // 实验2. 传值调用--结构体

15            Person_val p_val = new Person_val();

16            p_val.name = "old val name";

17            Console.WriteLine("before call ChangeByStruct: p_val.name = " + p_val.name);

18            ChangeByStruct(p_val);

19            Console.WriteLine("after call ChangeByStruct: p_val.name = " + p_val.name);

20   

21            Console.WriteLine("==============================================");

22            // 实验3. 传引用调用--类

23            Person_ref p_ref = new Person_ref();

24            p_ref.name = "old ref name";

25            Console.WriteLine("before call ChangeByClass: p_ref.name = " + p_ref.name);

26            ChangeByClass(p_ref);

27            Console.WriteLine("after call ChangeByClass: p_ref.name = " + p_ref.name);

28   

29            Console.WriteLine("==============================================");

30            // 实验4. 传引用调用--利用ref

31            Person_ref p = new Person_ref();

32            p.name = "old ref name";

33            Console.WriteLine("before call ChangeByClassRef: p.name = " + p.name);

34            ChangeByClassRef(ref p);

35            Console.WriteLine("after call ChangeByClassRef: p.name = " + p.name);

36   

37            Console.ReadKey(true);

38        }

39   

40        static void ChangeByInt(int i)

41        {

42            i = i + 10;

43            Console.WriteLine("when calling ChangeByInt: i = " + i.ToString());

44        }

45   

46        static void ChangeByStruct(Person_val p_val)

47        {

48            p_val.name = "new val name";

49            Console.WriteLine("when calling ChangeByStruct: p_val.name = " + p_val.name);

50        }

51   

52        static void ChangeByClass(Person_ref p_ref)

53        {

54            p_ref.name = "new ref name";

55            Console.WriteLine("when calling ChangeByClass: p_ref.name = " + p_ref.name);

56        }

57   

58        static void ChangeByClassRef(ref Person_ref p)

59        {

60            p.name = "new ref name";

61            Console.WriteLine("when calling ChangeByClassRef: p.name = " + p.name);

62        }

63    }

64   

65    public struct Person_val

66    {

67        public string name;

68    }

69   

70    public class Person_ref

71    {

72        public string name;

73    }

 

运行结果如下:

 

 

看起来似乎上面代码中实验3实验4是一样的,即对于类(class)来说,不管加不加ref或out,都是传引用调用。

其实,这只是表面的现象,只要稍微改一下代码,结果就不一样了。

修改上面代码,再增加两个实验。

 

001  using System;

002 

003  public class ArgsByRefOrValue

004  {

005      public static void Main(string[] args)

006      {

007          // 实验1. 传值调用--基元类型

008          int i = 10;

009          Console.WriteLine("before call ChangeByInt: i = " + i.ToString());

010          ChangeByInt(i);

011          Console.WriteLine("after call ChangeByInt: i = " + i.ToString());

012 

013          Console.WriteLine("==============================================");

014          // 实验2. 传值调用--结构体

015          Person_val p_val = new Person_val();

016          p_val.name = "old val name";

017          Console.WriteLine("before call ChangeByStruct: p_val.name = " + p_val.name);

018          ChangeByStruct(p_val);

019          Console.WriteLine("after call ChangeByStruct: p_val.name = " + p_val.name);

020 

021          Console.WriteLine("==============================================");

022          // 实验3. 传引用调用--类

023          Person_ref p_ref = new Person_ref();

024          p_ref.name = "old ref name";

025          Console.WriteLine("before call ChangeByClass: p_ref.name = " + p_ref.name);

026          ChangeByClass(p_ref);

027          Console.WriteLine("after call ChangeByClass: p_ref.name = " + p_ref.name);

028 

029          Console.WriteLine("==============================================");

030          // 实验4. 传引用调用--利用ref

031          Person_ref p = new Person_ref();

032          p.name = "old ref name";

033          Console.WriteLine("before call ChangeByClassRef: p.name = " + p.name);

034          ChangeByClassRef(ref p);

035          Console.WriteLine("after call ChangeByClassRef: p.name = " + p.name);

036 

037          Console.WriteLine("==============================================");

038          // 实验5. 传引用调用--类 在调用的函数重新new一个对象

039          Person_ref p_ref_new = new Person_ref();

040          p_ref_new.name = "old new ref name";

041          Console.WriteLine("before call ChangeByClassNew: p_ref_new.name = " + p_ref_new.name);

042          ChangeByClassNew(p_ref_new);

043          Console.WriteLine("after call ChangeByClassNew: p_ref_new.name = " + p_ref_new.name);

044 

045          Console.WriteLine("==============================================");

046          // 实验6. 传引用调用--利用ref 在调用的函数重新new一个对象

047          Person_ref p_new = new Person_ref();

048          p_new.name = "old new ref name";

049          Console.WriteLine("before call ChangeByClassRefNew: p_new.name = " + p_new.name);

050          ChangeByClassRefNew(ref p_new);

051          Console.WriteLine("after call ChangeByClassRefNew: p_new.name = " + p_new.name);

052 

053          Console.ReadKey(true);

054      }

055 

056      static void ChangeByInt(int i)

057      {

058          i = i + 10;

059          Console.WriteLine("when calling ChangeByInt: i = " + i.ToString());

060      }

061 

062      static void ChangeByStruct(Person_val p_val)

063      {

064          p_val.name = "new val name";

065          Console.WriteLine("when calling ChangeByStruct: p_val.name = " + p_val.name);

066      }

067 

068      static void ChangeByClass(Person_ref p_ref)

069      {

070          p_ref.name = "new ref name";

071          Console.WriteLine("when calling ChangeByClass: p_ref.name = " + p_ref.name);

072      }

073 

074      static void ChangeByClassRef(ref Person_ref p)

075      {

076          p.name = "new ref name";

077          Console.WriteLine("when calling ChangeByClassRef: p.name = " + p.name);

078      }

079 

080      static void ChangeByClassNew(Person_ref p_ref_new)

081      {

082          p_ref_new = new Person_ref();

083          p_ref_new.name = "new ref name";

084          Console.WriteLine("when calling ChangeByClassNew: p_ref_new.name = " + p_ref_new.name);

085      }

086 

087      static void ChangeByClassRefNew(ref Person_ref p_new)

088      {

089          p_new = new Person_ref();

090          p_new.name = "new ref name";

091          Console.WriteLine("when calling ChangeByClassRefNew: p_new.name = " + p_new.name);

092      }

093  }

094 

095  public struct Person_val

096  {

097      public string name;

098  }

099 

100  public class Person_ref

101  {

102      public string name;

103  }

 

则运行结果为:

 

实验5的运行结果似乎说明即使参数是类(class),只要不加ref,也是传值调用。

下面就引出了我的理解。

2. 没有ref时,即使参数为引用类型(class)时,也可算是一种传值调用

参数为引用类型时,传递的是该引用类型的地址的一份拷贝,“该引用类型的地址的一份拷贝”即为传值调用的“值”。

注意这里说传递的是该引用类型的地址的一份拷贝,而不是引用类型的地址。

下面将用图的形式来说明以上实验3,实验5和实验6中内存的情况。

2.1 首先是实验3

实验3的内存图如下,实参是函数ChangeByClass外的Person_ref对象,形参是函数ChangeByClass内的Person_ref对象。

捕获

从图中我们可以看出实参new出来之后就在托管堆上分配了内存,并且在栈上保存了对象的指针。

调用函数ChangeByClass后,由于没有ref参数,所以将栈上的实参p_val拷贝了一份作为形参,注意这里p_val(实参)p_val(形参)是指向托管堆上的同一地址。

所以说没有ref时,即使参数为引用类型(class)时,也可算是一种传值调用,这里的值就是托管堆中对象的地址(0x1000)。

调用函数ChangeByClass后,通过p_val(形参)修改了name属性的值,由于p_val(实参)p_val(形参)是指向托管堆上的同一地址,所以函数外的p_val(实参)的name属性也被修改了。

捕获

2.2 然后是实验5

上面的实验3从执行结果来看似乎是传引用调用,因为形参的改变导致了实参的改变。

下面的实验5就可以看出,p_val(形参)p_val(实参)并不是同一个变量,而是p_val(实参)的一个拷贝。

捕获

从图中可以看出第一步还是和实验3一样,但是在调用函数ChangeByClassNew后,就不一样了。

函数ChangeByClassNew中,对p_val(形参)重新分配了内存(new操作),使其指向了新的地址(0x1100),如下图:

捕获

所以p_val(形参)的name属性改了时候,p_val(实参)的name属性还是没变。

2.3 最后是实验6

我觉得实验6是真正的传引用调用。不废话了,直接上第一个图。

捕获

参数中加了ref关键字之后,其实传递的不是托管堆中对象的地址(0x1000),而是栈上p_val(实参)的地址(0x0001)。

所以这里实参和形参都是栈上的同一个东西,没有什么区别了。我觉得这才是真正的传引用调用。

然后调用了函数ChangeByClassRefNew,函数中对p_val(形参)重新分配了内存(new操作),使其指向了新的地址(0x1100)。

捕获

由于p_val(形参)就是p_val(实参),所以p_val(形参)的name属性改变后,函数ChangeByClassRefNew外的p_val(实参)的name属性也被改变了。

而原先分配的对象(地址0x1000)其实已经没有被引用了,随时会被GC回收。

3. 结论

 

 

  • 如果传递的参数是基元类型(int,float等)或结构体(struct),那么就是传值调用。
  •  

     

     

     

  • 如果传递的参数前有ref或者out关键字,那么就是传引用调用。
  •  

     

     

     

  • 如果传递的参数是类(class)并且没有ref或out关键字:
    1. 如果调用的函数中对参数重新进行了地址分配(new操作),那么执行结果类似传值调用
    2. 如果调用的函数中没有对参数重新进行了地址分配,直接就是使用了传递的参数,那么执行结果类似传引用调用

    作者:wang_yb

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