C# 引用類型作為函數(shù)參數(shù)時

herowuking 2015-11-21

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在探討本文的主題之前，先來介紹下C#中的值類型和引用類型

眾所周知C#中有值類型和引用類型，值類型有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型（諸如int,double,bool等）、結(jié)構(gòu)體、枚舉，引用類型有接口、類、委托。

值類型全部在操作系統(tǒng)的?？臻g中申請，而引用類型則在操作系統(tǒng)的堆空間中建立對象，然后在?？臻g中申請一個指針指向這個對象的地址。

因此C#的引用類型其實就如同C++的指針類型。

下面我再來看看函數(shù)傳參的問題。

早在C時代就有函數(shù)參數(shù)傳值和傳地址的概念，請記住在C#中函數(shù)參數(shù)默認(rèn)都是傳值。

對于值類型，函數(shù)是將實參變量的值在?？臻g復(fù)制一份然后傳給形參變量。所以在函數(shù)中對形參變量的更改不會對實參變量造成任何影響，因為函數(shù)的形參只是實參的副本。
而對于引用類型，由于實參變量和形參變量都是引用類型，它們都指向內(nèi)存堆中的某一對象的地址，函數(shù)是將實參變量指向的地址值復(fù)制了一份給形參變量，由于形參變量和實參變量指向堆中同一地址，所以在函數(shù)中使用形參變量對所指向?qū)ο笏龅母囊矔趯崊⒆兞恐蟹从吵鰜怼?/li>

所以不管是值類型還是引用類型在作為參數(shù)傳進函數(shù)時，其實都是傳的值，只不過引用類型傳的是對象在堆中的的地址罷了。

而且從上面的定義可以看出C#中引用類型的變量用C++來說就相當(dāng)于是該引用類型的指針，比如有類（引用類型）RefClass：

RefClass rc就相當(dāng)于是C++上的RefClass *rc

在C#中使用rc.IntValue++;時，相當(dāng)于C++的rc->IntValue++;

因為引用類型在函數(shù)傳參時是傳地址的，所以我腦袋里就形成了一種慣性思維，認(rèn)為只要傳進函數(shù)的是引用類型，那么在函數(shù)中做的任何更改都會反映到實參上。但是我發(fā)現(xiàn)并不完全是這樣，下面給出個例子（注釋內(nèi)容為對應(yīng)等效的C++代碼）：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace RefWarn
{
    class RefClass
    {
        public int IntValue
        {
            get;
            set;
        }
    }

    class Program
    {
        static void AddValue(RefClass prc)//RefClass *prc,prc和傳進來的rc指向同一個RefClass對象的地址
        {
            prc.IntValue++; //prc->IntValue++;
        }

        static void AddValue(ref RefClass prc)//RefClass **prc，prc指向傳進來的rc的地址
        {
            prc.IntValue++;//(*prc)->IntValue++;
        }

        static void ChangeRef(RefClass prc)//RefClass *prc,prc和傳進來的rc指向同一個RefClass對象的地址
        {
            prc = new RefClass() { IntValue = 1000 };
            //prc=new RefClass() { IntValue = 1000 };請注意new關(guān)鍵字在C++中創(chuàng)建的是指向?qū)ο蟮闹羔槻皇菍ο?/font>
        }

        static void ChangeRef(ref RefClass prc)//RefClass **prc，prc指向傳進來的rc的地址
        {
            prc = new RefClass() { IntValue = 1000 };
            //*prc=new RefClass() { IntValue = 1000 };請注意new關(guān)鍵字在C++中創(chuàng)建的是指向?qū)ο蟮闹羔槻皇菍ο?/font>
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            RefClass rc = new RefClass() { IntValue = 1 };//RefClass *rc=new RefClass() { IntValue = 1 };請注意new關(guān)鍵字在C++中創(chuàng)建的是指向?qū)ο蟮闹羔槻皇菍ο?/span>
            AddValue(rc);//rc,傳遞指向RefClass對象的指針
            Console.WriteLine("調(diào)用AddValue(rc)后IntValue為:" + rc.IntValue);

            rc.IntValue = 1;
            AddValue(ref rc);//&rc,傳遞指向RefClass對象指針的指針
            Console.WriteLine("調(diào)用AddValue(ref rc)后IntValue為:" + rc.IntValue);

            rc.IntValue = 1;
            ChangeRef(rc);//rc,傳遞指向RefClass對象的指針
            Console.WriteLine("調(diào)用ChangeRef(rc)后IntValue為:" + rc.IntValue);

            rc.IntValue = 1;
            ChangeRef(ref rc);//&rc,傳遞指向RefClass對象指針的指針
            Console.WriteLine("調(diào)用ChangeRef(ref rc)后IntValue為:" + rc.IntValue);
        }
    }
}

你會發(fā)現(xiàn)在Main函數(shù)中調(diào)用ChangeRef(rc)后，rc并沒有發(fā)生改變，其屬性IntValue的值還是1。

這是為什么？我們先來看看static void ChangeRef(RefClass prc)函數(shù)的結(jié)構(gòu)，看看里面都做了什么

static void ChangeRef(RefClass prc)//RefClass *prc,prc和傳進來的rc指向同一個RefClass對象的地址
{
　　prc = new RefClass() { IntValue = 1000 };
　　//prc=new RefClass() { IntValue = 1000 };
}

可以看到函數(shù)里就是對RefClass 類型的形參引用變量prc重新賦了值。但是最后我們看到這個賦值并沒有反應(yīng)到實參引用變量rc上。原因其實很簡單就像本文開始所說的一樣，由于實參變量pc和形參變量rpc都是引用類型的變量，那么它們實際上是在操作系統(tǒng)?？臻g上的兩個指針，只不過指向的是操作系統(tǒng)堆空間上的同一個RefClass 對象。在函數(shù)ChangeRef中對引用變量rpc重新賦值，相當(dāng)于是將棧中的rpc指針重新指向了堆中的另一個RefClass 對象。形參變量rpc指向的地址改變后，并不會對實參變量pc的指向發(fā)生改變，所以pc還是指向函數(shù)ChangeRef(RefClass prc)調(diào)用前的那個RefClass 對象。

但是也許你又會問為什么AddValue(rc)執(zhí)行后，函數(shù)對rc做了更改呢？我們來看看AddValue(RefClass prc)函數(shù)

static void AddValue(RefClass prc)//RefClass *prc,prc和傳進來的rc指向同一個RefClass對象的地址
{
　　prc.IntValue++; //prc->IntValue++;
}

請注意函數(shù)AddValue并不是更改了實參引用變量rc，它更改的是rc指向的RefClass 對象的屬性，是因為實參變量pc和形參變量rpc都指向同一個RefClass 對象的原理，所以在AddValue里面rpc更改了它所指向RefClass 對象的屬性，也就等于更改了pc指向RefClass 對象的屬性。所以才在執(zhí)行AddValue(rc)后給人一種好像rpc和pc是同一個變量，更改了rpc就等于更改了pc的錯覺。但是請記住這是絕對錯誤的，rpc和pc是兩個完全不同的引用變量，只不過指向的是內(nèi)存中的同一個RefClass 對象。

最后我們來探討下有沒有辦法使函數(shù)在傳遞引用類型的參數(shù)時，讓形參完全等于實參呢？能否做到不管對形參是重新賦值還是做更改，都反映到實參上？

答案是肯定就是使用ref關(guān)鍵字

這個關(guān)鍵字用在值類型上的時候，就相當(dāng)于C++的指針類型，比如:

ref int param

就相當(dāng)于C++的

int *param

且該指針指向的就是其對應(yīng)的實參變量

所以在C#中使用聲明為ref的int形參變量param.ToString()時候，相當(dāng)于C++上使用int指針*param.ToString()

所以在使用聲明為ref的int形參param時，就相當(dāng)于是C++上的*param，其操作的就是param指向的那個int變量，即實參。

而當(dāng)這個關(guān)鍵字用在引用類型前面的時候，就相當(dāng)于是指向引用類型變量的地址，而前面說過C#引用類型的變量就相當(dāng)于是C++的指針，那么指向引用類型變量的地址也相當(dāng)于就是指向指針的指針。

因為前面說了RefClass rc相當(dāng)于C++的RefClass *rc

那么ref RefClass rc相當(dāng)于C++的RefClass **rc

在C#中使用聲明為ref的RefClass變量rc.ToString()時，當(dāng)于C++上上使用RefClass指針的指針*rc->ToString()

所以在使用聲明為ref的RefClass類型形參rc時，就相當(dāng)于是C++上的*rc（注意*rc還是指針，因為rc是指向指針的指針），其操作的是形參rc指向的那個RefClass類型的引用變量（即rc指向的是實參變量的地址，而不實參變量指向堆空間中對象的地址），即實參。

而實參前面的ref相當(dāng)于是C++的&符號即取該變量的地址。

所以在函數(shù)形參前加上ref那么形參變量指向的就是實參變量的地址，只不過如果實參類型是值類型，那么形參變量指向的就是該實參變量在操作系統(tǒng)棧中的地址。如果實參是引用類型，那么形參變量指向的也是實參變量在操作系統(tǒng)棧中的地址，只不過該實參變量又指向?qū)ο笤诓僮飨到y(tǒng)堆中的地址。所以無論是引用類型還是值類型，只要在其作為形參時在前面加上ref，那么形參變量都是指向?qū)崊⒆兞康闹羔?，則操作形參變量就等于是在操作實參變量。

最后一定要清楚在引用類型做函數(shù)形參時，加上ref和不加ref的不同。

還是拿RefClass rc來舉例：

不加ref時形參變量rc是指向操作系統(tǒng)堆空間中RefClass對象的指針，其和實參變量共同指向這個RefClass對象的地址，形參變量和實參變量之間無直接關(guān)系，通過形參變量rc對RefClass對象所做的更改，同樣也可以通過實參變量看到，但是對形參變量rc本身做更改（比如改變其指向的地址），并不會對實參變量產(chǎn)生任何影響。
加上ref時形參變量rc指向的是實參變量的地址，rc直接指向?qū)崊⒆兞?，由于實參本身就是指針，所以rc就是指向指針的指針，*rc就完全等于實參變量。對更改形參便變量*rc就是更改實參變量。