[转] C＃中的参数传递：值类型（value type）和引用类型（reference type）

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公司面试试题7：请你谈谈C＃中的参数传递：值类型（value type）和引用类型（reference type）

2009-04-16 11:22

摘要：
由于在.NET中存在两种类型，分别是值类型（value type）和引用类型（reference type），所以很多关于C#中参数传递的混淆就因此而生。本文首先从值类型和引用类型的辨析入手，然后解释了在C#中的参数传递的四种形式：值传递（默认形式）、ref传递、out传递、params传递。

首先要弄清楚的是：值类型是分配在栈（stack）上面，而引用类型分配在堆（heap）上面。栈是一种先进后出，并且由系统自动操作的存储空间。而堆（在.NET上准确的说是托管堆 Managed Heap）是一种自由储存区（Free Memory），在该区域中，必须明确的为对象申请存储空间（一般在Java和C＃中都是使用的new关键字），并可以在使用完以后释放申请的存储空间（Java和C＃都使用垃圾回收机制 Garbage Collector自动释放对象空间）

引用类型（reference type）：它存放的值是指向数据的引用（reference），而不是数据本身。示例：

System.Text.StringBuilder sb = new StringBuilder();

这里，我们声明一个变量sb，并通过new StringBuilder()创建了一个StringBuilder（与Java中StringBuffer类似）对象，再将对象的引用 （reference）赋值给变量sb，即变量sb中保存的是StringBuilder对象的引用，而非对象本身。

System.Text.StringBuilder first = new StringBuilder();

System.Text.StringBuilder second = first;

这里，我们将变量first的值（对一个StringBuilder对象的引用）赋值给变量second，即first和second都指向同一个StringBuilder对象。对StringBuilder对象的任何修改都会影响到first和second变量。

System.Text.StringBuilder first = new StringBuilder();

System.Text.StringBuilder second = first;

first.Append("hello");

first = null;

Console.WriteLine(second);

这里，输出的结果是 hello。由于first和second都含有对同一StringBuilder对象的引用。然后通过first的引用调用StringBuilder 对象的Append方法，将对象进行修改，即添加字符串“hello”，然后又将first赋值为null，表示让first不引用任何对象。最后通过 second的引用隐式调用StringBuilder对象的ToString方法输出“hello”。由此可见，first的值改变了（被赋值为 null），而它所引用的对象并不会发生改变，second照样引用到StringBuilder对象。

class类型，interface类型，delegate类型和array类型都是引用类型。

值类型（value type）：引用类型中变量和实际数据之间还隔了一间接层，而值类型就完全不存在，值类型的变量直接保存的就是数据。

struct IntHolder

{

public int i;

}

这里，结构是值类型，IntHolder是一个结构：

IntHolder first = new IntHolder();

first.i = 5;

IntHolder second = first;

first.i = 6;

Console.WriteLine(second.i);

输出结果为5。这里second ＝ first 以后second保存的是first的值拷贝，即second.i = 5；而后来的first.i发生了改变并不会影响second.i。所以输出值为5。

简单类型（比如int,double,char），enum类型，struct类型都是值类型。

注意：有一些类型（比如string类型）的行为看起来像值类 型，但实际上是引用类型。这些类型被称为immutable类型，也就是说这种类型的实例只要被构造好就不会改变。比 如，string.Replace()并不会改变调用它的字符串对象，而是返回含有新数据的新的字符串对象。

一、值参数（Value parameters）：

默认情况下，参数都是值参数。

void Foo (StringBuilder x)

{

x = null;

}

...

StringBuilder y = new StringBuilder();

y.Append ("hello");

Foo (y);

Console.WriteLine (y==null);

输出结果为False。这里由于是值传递形式，所以尽管x被设置为null，但是y的值不会改变。但要注意的是，引用类型变量保存的是引用，如果两个引用类型变量引用到相同的对象，那么对对象进行修改势必影响到两个引用类型变量，如下：

void Foo (StringBuilder x)

{

x.Append (" world");

}

...

StringBuilder y = new StringBuilder();

y.Append ("hello");

Foo (y);

Console.WriteLine (y);

输出结果为hello world。因为在调用Foo方法以后，y所引用到的StringBuilder对象的内容被修改为“hello world”了，这是通过Foo方法中的x引用调用Append方法添加“ world”实现的。

现在考虑一下通过值类型做值参数的情况：

void Foo (IntHolder x)

{

x.i=10;

}

...

IntHolder y = new IntHolder();

y.i=5;

Foo (y);

Console.WriteLine (y.i);

输出结果为5。如果将IntHolder的struct类型改为class类型，则输出结果变为10。这好理解，前者struct是值类型，传递的是值本身；后者class是引用类型，以传值形式传递的object reference（对象引用）。

二、引用参数（Reference parameters）：

引用参数不传递在函数成员调用中的变量的值，而是传递变量本身。这就意味着它并不会为函数成员声明中的变量分配新的内存空间，而是使用与实参相同的存储空间，所以实参和形参的值无论什么时候都是一样的。要在C#中使用引用参数，必须在函数声明以及函数调用中都明确地使用关键字ref，这样一看代码就很清楚知道是使用引用参数了。

void Foo (ref StringBuilder x)

{

x = null;

}

...

StringBuilder y = new StringBuilder();

y.Append ("hello");

Foo (ref y);

Console.WriteLine (y==null);

输出结果为True。这里使用引用参数，传递的是对y的引用（reference），而不是y中的值（object reference）。所以形参x值的改变马上就反映到y上。在Foo方法调用以后，y的值也为null。

考虑一下使用struct值类型的情况：

void Foo (ref IntHolder x)

{

x.i=10;

}

...

IntHolder y = new IntHolder();

y.i=5;

Foo (ref y);

Console.WriteLine (y.i);

输出结果为10。其中两个变量都共享的是同一个存储空间，对x的改变同样影响到y。

三、输出参数（Output parameters）：

输出参数与引用参数非常相似，除了使用关键字out以外，它们的不同点在于ref修饰的形式参数可以不被赋值，而out修饰的形式参数必须被赋值。因此，使用输出参数的实参可以在调用之前不被初始化。

void Foo (out int x)

{

// Can't read x here - it's considered unassigned

// Assignment - this must happen before the method can complete normally

x = 10;

// The value of x can now be read:

int a = x;

}

...

// Declare a variable but don't assign a value to it

int y;

// Pass it in as an output parameter, even though its value is unassigned

Foo (out y);

// It's now assigned a value, so we can write it out:

Console.WriteLine (y);

四、参数数组（Parameter arrays）：

用params修饰的一维数组为参数数组。它可以接收可变数目的实参。C/C++程序员可以认为params等同于类型安全的stdarg.h头文件中varargs宏。

void ShowNumbers (params int[] numbers)

{

foreach (int x in numbers)

{

Console.Write (x+" ");

}

Console.WriteLine();

}

...

int[] x = {1, 2, 3};

ShowNumbers (x);

ShowNumbers (4, 5);

输出结果为：

1 2 3

4 5