C# - 函数参数的传递

    近段时间，有几个刚刚开始学习C#语言的爱好者问我：C#中的函数，其参数的传递，按值传递和按引用传递有什么区别。针对这一问题，我简单写了个示例程序，用以讲解，希望我没有把他们绕晕。因为，常听别人说起：“你不说我还明白，你一说，我就糊涂了”。
    好，现在开始吧。
    我们知道，在C#中，类型有值类型（例如int）和引用类型（例如string）之分，传递参数有按值传递和按引用传递之分。这样，简单的组合一下，我们可以得到以下几种传递方式：（1）按值传递值类型。（2）按值传递引用类型。（3）按引用传递值类型。（4）按引用传递引用类型。一般来说，除非使用特定的关键字（ref和out）否则参数是按值传递的。也就是说，会传递一个副本。传递副本的一个好处是，可以避免误操作而影响了原始值。原因是在被调用的函数体内，操作的是副本的值，而不是原始值。当然，传递副本也是有副作用的，最为突出的应该是由于复制而产生的性能损耗，这点在大型的值类型身上尤为突出。那么C#的编译器的默认行为为什么不是使用按引用传递参数呢？呵呵，其实我没仔细深入思考过这个问题。我猜测，是因为安全因素吧，就是怕函数误操作了原始值。这点应该和C#的编译器要求显示使用关键字（ref和out）差不多，都是为了清楚地表达使用的意图，以避免误操作。使用ref等关键字，暗示函数调用者知道，在函数体内，也许存在修改原始值的语句，会改变参数的值（或者叫状态）。
    用个简单的示例演示一下。
    示例代码如下所示：
   

示例代码
  1using System;
  2
  3namespace DonLiang
  4{
  5    class Sample
  6    {
  7        值类型测试函数#region 值类型测试函数
  8        public static void foo(int x)
  9        {
 10            x = 10;
 11        }
 12
 13        //*
 14        public static void foo(ref int x)
 15        {
 16            x = 10;
 17        }
 18        //*/
 19
 20        /**//*
 21        public static void foo(out int x)
 22        {
 23            x = 10;
 24        }
 25        //*/
 26        #endregion
 27
 28        辅助引用类型#region 辅助引用类型
 29        public class Point
 30        {
 31            private int m_x;
 32            private int m_y;
 33
 34            public Point()
 35            {
 36                m_x = 0;
 37                m_y = 0;
 38            }
 39
 40            public Point(int x, int y)
 41            {
 42                m_x = x;
 43                m_y = y;
 44            }
 45
 46            public void Change(int x, int y)
 47            {
 48                m_x = x;
 49                m_y = y;
 50            }
 51
 52            public override string ToString()
 53            {
 54                return string.Format("The Point is ({0},{1})", m_x.ToString(), m_y.ToString());
 55            }
 56        }
 57        #endregion
 58
 59        引用类型测试函数#region 引用类型测试函数
 60        public static void foo(Point p)
 61        {
 62            p.Change(10, 10);
 63        }
 64
 65        public static void foo(ref Point p)
 66        {
 67            p.Change(100, 100);
 68        }
 69
 70        public static void other(Point p)
 71        {
 72            Point tmp = new Point(13, 16);
 73            p = tmp;
 74        }
 75
 76        public static void other(ref Point p)
 77        {
 78            Point tmp = new Point(138, 168);
 79            p = tmp;
 80        }
 81        #endregion
 82
 83        Main#region Main
 84        static void Main(string[] args)
 85        {
 86            int n = 5;
 87
 88            //call the foo(int x) method and check what happened.
 89            Console.WriteLine("before call foo(int x) the n = " + n.ToString());
 90            foo(n);
 91            Console.WriteLine("after call foo(int x) the n = " + n.ToString());
 92
 93            Console.WriteLine("--------------------------------------------------------------");
 94
 95            //call the foo(ref int x) method and check what happened.
 96            Console.WriteLine("before call foo(ref int x) the n = " + n.ToString());
 97            foo(ref n);
 98            //foo(out n);
 99            Console.WriteLine("after call foo(ref int x) the n = " + n.ToString());
100
101            Console.WriteLine("--------------------------------------------------------------");
102
103            Point p = new Point(5, 5);
104            Point q = p;
105
106            //call the foo(Point p) method and check what happened.
107            Console.WriteLine("before call foo(Point p) the p = " + p.ToString());
108            foo(p);
109            Console.WriteLine("after call foo(Point p) the p = " + p.ToString());
110            Console.WriteLine("q = " + q.ToString());
111
112            Console.WriteLine("--------------------------------------------------------------");
113
114            //call the foo(ref Point p) method and check what happened.
115            Console.WriteLine("before call foo(ref Point p) the n = " + p.ToString());
116            foo(ref p);
117            Console.WriteLine("after call foo(ref Point p) the n = " + p.ToString());
118            Console.WriteLine("q = " + q.ToString());
119
120            Console.WriteLine("--------------------------------------------------------------");
121
122            //call the other(Point p) method and check what happened.
123            Console.WriteLine("before call other(Point p) the n = " + p.ToString());
124            other(p);
125            Console.WriteLine("after call other(Point p) the n = " + p.ToString());
126            Console.WriteLine("q = " + q.ToString());
127
128            Console.WriteLine("--------------------------------------------------------------");
129
130            //call the other(ref Point p) method and check what happened.
131            Console.WriteLine("before call other(ref Point p) the n = " + p.ToString());
132            other(ref p);
133            Console.WriteLine("after call other(ref Point p) the n = " + p.ToString());
134            Console.WriteLine("q = " + q.ToString());
135
136            Console.ReadLine();
137        }
138        #endregion
139    }
140}

    程序的运行结果也是显而易见的，如下图所示：
   
    接下来，简单分析一下这个结果：
    （1）按值传递值类型
    初始值为5，调用函数的时候，弄了个副本给函数折腾，于是，从函数返回后，值还是5。嗯，本来应该弄个堆栈图出来的，可是，图是在太难画，因此，我偷懒，用VS2008的调试监视器看看：
   
    （2）按引用传递值类型
    初始值还是5，这次换了个传递参数的方式——按引用传递，这次可不是副本了，而是原始值（的地址），这就类似大牌的武打演员总不能老是使用替身一样，偶尔还是要亲自上阵的。既然是亲自上阵，那么，值被修改为10就不足为奇了。正如结果图所示，n=10了。
   
    （3）按值传递引用类型 和 按引用传递引用类型
    之所以把这两个放在一起讲，是因为，如结果图所示，两种传递方式，都成功修改了值——这两个函数都分别调用了一个辅助修改的函数Change，去修改内部状态，即m_x,m_y的值，从5到10。呃，竟然都可以成功修改原始值，那么，为什么会存在两种方式呢？它们有什么区别吗？分别用在什么地方？为了说明他们的区别，我特意写了两个名为other的函数，在函数内new一个Point对象，并使从参数传递过来的引用这个新生成的Point对象。值得提醒的是，这个引用其定义在函数体外。其运行如上图我用方框框起来那个。
    可以很清楚地看到，通过值传递方式，可以改变其值，却不能改变其本身所引用的对象；而按引用传递方式可以。

    顺便提一下，代码中，有一段注释掉的代码，使用out关键字的。当你尝试将其两者一起写着，然后，编译，C#编译器是会提示错误的（error CS0663: 'foo' cannot define overloaded methods that differ only on ref and out）。其原因是，C#编译器，对ref和out生成的IL代码，是相同的；而在CLR层面，是没有ref和out的区别的。C#中，ref和out的区别，主要是，谁负责初始化这个参数使之能用——ref形式是函数外初始化，而out是函数内初始化。

    希望本文对你有所帮助。