正确理解 C# 中的 ref 关键字

最近有人问到 ref 关键字的正确用法，下面我们来举例说明。其实要更好的理解 ref 关键字，结合 C++ 代码更加容易一些。另外在开始我们的例子之前，需要提前说明几点：

• C# 中的数据有两种类型：引用类型（reference types）和值类型（value types）。 简单类型（包括int, long, double等）和结构（structs）都是值类型，而其他的类都是引用类型。 简单类型在传值的时候会做复制操作，而引用类型只是传递引用，就像 C++ 中的指针一样。
• 注意 structs 在 C# 和 C++ 中的区别。在 C++ 中， structs 和类基本相同（except that the default inheritance and default access are public rather than private）。 而在 C# 中，structs 和类有很大的区别。其中最大的区别（我个人觉得，同时也是容易忽略的一个地方）可能就是它是值类型，而不是引用类型。

下面这段代码是 MSDN 中的例子：

// cs_ref.cs
using System;
public class MyClass
{
  public static void TestRef(ref char i)
  {
    // The value of i will be changed in the calling method

    i = 'b';
  }

  public static void TestNoRef(char i)
  {
    // The value of i will be unchanged in the calling method
    i = 'c';
  }

  // This method passes a variable as a ref parameter; the value of the
  // variable is changed after control passes back to this method.
  // The same variable is passed as a value parameter; the value of the
  // variable is unchanged after control is passed back to this method.
  public static void Main()
  {
    char i = 'a';    // variable must be initialized

    TestRef(ref i);  // the arg must be passed as ref
    Console.WriteLine(i);
    TestNoRef(i);
    Console.WriteLine(i);
  }
}

大家很容易看出输出结果是：

b
b

那么如果把这个例子做一些新的改动，将值类型（这里用的是 char）改成引用类型，程序运行又是什么效果呢？

// ----------------------------------------
// MyClass definition
public class MyClass
{
  public int Value;
}


// ----------------------------------------
// Tester methods

public static void TestRef(ref MyClass m)
{
  m.Value = 10;
}

public static void TestNoRef(MyClass m)
{
  m.Value = 20;
}

public static void TestCreateRef(ref MyClass m)
{
  m = new MyClass();
  m.Value = 100;
}


public static void TestCreateNoRef(MyClass m)
{
  m = new MyClass();
  m.Value = 200;
}

public static void Main()
{
  MyClass m = new MyClass();
  m.Value = 1;

  TestRef(ref m);
  Console.WriteLine(m.Value);


  TestNoRef(m);
  Console.WriteLine(m.Value);

  TestCreateRef(ref m);
  Console.WriteLine(m.Value);

  TestCreateNoRef(m);
  Console.WriteLine(m.Value);
}

大家能马上给出正确的答案么？如果能，那看来你对 ref 的用法了解得还是非常不错的。其实如果大家对 C++ 比较熟悉的话，把这段代码换成 C++ 的就好理解的多了。

// ----------------------------------------
// MyClass definition
#pragma once

class MyClass
{
public:
  int Value;
};

typedef MyClass* MyClassPtr;


// ----------------------------------------
// Tester methods
void TestRef(char* i)
{
  *i = 'b';
}

void TestNoRef(char i)
{
  i = 'c';
}


void TestRef(MyClassPtr* m)
{
  (*m)->Value = 10;
}

void TestNoRef(MyClassPtr m)
{
  m->Value = 20;
}

void TestCreateRef(MyClassPtr* m)
{
  delete (*m);
  *m = new MyClass();
  (*m)->Value = 100;
}


void TestCreateNoRef(MyClassPtr m)
{
  m = new MyClass();
  m->Value = 200;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
  char c = 'a';


  TestRef(&c);
  printf("%c\n", c);  // output: b
  TestNoRef(c);
  printf("%c\n", c);  // output: b

  MyClassPtr m = new MyClass;
  m->Value = 1;


  TestRef(&m);
  printf("%d\n", m->Value);

  TestNoRef(m);
  printf("%d\n", m->Value);

  TestCreateRef(&m);
  printf("%d\n", m->Value);

  TestCreateNoRef(m);
  printf("%d\n", m->Value);

  delete m;

  return 0;
}

这两段分别用 C# 和 C++ 实现的代码的输出结果都是一样的。后面用 MyClass 测试的输出结果是：

10
20
100
100

具体的原因相信经过大家的分析应该会很清楚的。另外如果大家有兴趣可以用 structs 再试试，也可以同时对 structs 在 C++ 和 C# 中的区别有进一步的认识。