深刻理解C#的传值调用和传引用调用

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： 

view sourceprint?

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和实验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。

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。

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)和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)和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。

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)和p_val(实参)并不是同一个变量，而是p_val(实参)的一个拷贝。

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：

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。

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)。

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

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