[你必须知道的.NET]第十二回：参数之惑---传递的艺术（下）

本文将介绍以下内容：

• 按值传递与按引用传递深论
• ref和out比较 
• 参数应用浅析 

 

接上篇继续，『第十一回：参数之惑---传递的艺术（上）』

4.2 引用类型参数的按值传递

当传递的参数为引用类型时，传递和操作的是指向对象的引用，这意味着方法操作可以改变原来的对象，但是值得思考的是该引用或者说指针本身还是按值传递的。因此，我们在此必须清楚的了解以下两个最根本的问题：

• 引用类型参数的按值传递和按引用传递的区别？
• string类型作为特殊的引用类型，在按值传递时表现的特殊性又如何解释？

首先，我们从基本的理解入手来了解引用类型参数按值传递的本质所在，简单的说对象作为参数传递时，执行的是对对象地址的拷贝，操作的是该拷贝地址。这在本质上和值类型参数按值传递是相同的，都是按值传递。不同的是值类型的“值”为类型实例，而引用类型的“值”为引用地址。因此，如果参数为引用类型时，在调用方代码中，可以改变引用的指向， 从而使得原对象的指向发生改变，如例所示： 

//引用类型参数的按值传递
using System;
namespace My_Must_net
{
    class Args
    {
        public static void Main()
        {
            ArgsByRef abf = new ArgsByRef();
            AddRef(abf);
            Console.WriteLine(abf.i);
        }

        private static void AddRef(ArgsByRef abf)
        {
            abf.i = 20;
            Console.WriteLine(abf.i);
        }
    }

    class ArgsByRef
    {
        public int i = 10;
    }
}

 

因此，我们进一步可以总结为：按值传递的实质的是传递值，不同的是这个值在值类型和引用类型的表现是不同的：参数为值类型时，“值”为实例本身，因此传递的是实例拷贝，不会对原来的实例产生影响；参数为引用类型时，“值”为对象引用，因此传递的是引用地址拷贝，会改变原来对象的引用指向，这是二者在统一概念上的表现区别，理解了本质也就抓住了根源。关于值类型和引用类型的概念可以参考《第八回：品味类型---值类型与引用类型（上）－内存有理》《第九回：品味类型---值类型与引用类型（中）－规则无边》《第十回：品味类型---值类型与引用类型（下）－应用征途》，相信可以通过对系列中的值类型与引用类型的3篇的理解，加深对参数传递之惑的昭雪。

了解了引用类型参数按值传递的实质，我们有必要再引入另一个参数传递的概念，那就是：按引用传递，通常称为引用参数。这二者的本质区别可以小结为：

• 引用类型参数的按值传递，传递的是参数本身的值，也就是上面提到的对象的引用；
• 按引用传递，传递的不是参数本身的值，而是参数的地址。如果参数为值类型，则传递的是该值类型的地址；如果参数为引用类型，则传递的是对象引用的地址。

关于引用参数的详细概念，我们马上就展开来讨论，不过还是先分析一下string类型的特殊性，究竟特殊在哪里？

关于string的讨论，在本人拙作《第九回：品味类型---值类型与引用类型（中）－规则无边》已经有了讨论，也就是开篇陈述的本文成文的历史，所以在上述分析的基础上，我认为应该更能对第九回的问题，做以更正。

string本身为引用类型，因此从本文的分析中可知，对于形如

static void ShowInfo(string aStr){...}

的传递形式，可以清楚的知道这是按值传递，也就是本文总结的引用类型参数的按值传递。因此，传递的是aStr对象的值，也就是aStr引用指针。接下来我们看看下面的示例来分析，为什么string类型在传递时表现出特殊性及其产生的原因？

using System;

namespace My_Must_net
{
    class how2str
    {
        static void Main()
        {
            string str = "Old String";
            ChangeStr(str);
            Console.WriteLine(str);
        }

        static void ChangeStr(string aStr)
        {
            aStr = "Changing String";
            Console.WriteLine(aStr);
        }
    }
}

 

下面对上述示例的执行过程简要分析一下：首先，string str = "Old String"产生了一个新的string对象，如图表示：

 

然后执行ChangeStr(aStr)，也就是进行引用类型参数的按值传递，我们强调说这里传递的是引用类型的引用值，也就是地址指针；然后调用ChangeStr方法，过程aStr = "Changing String"完成了以下的操作，先在新的一个地址生成一个string对象，该新对象的值为"Changing String"，引用地址为0x06赋给参数aStr，因此会改变aStr的指向，但是并没有改变原来方法外str的引用地址，执行过程可以表示为：

 

因此执行结果就可想而知，我们从分析过程就可以发现string作为引用类型，在按值传递过程中和其他引用类型是一样的。如果需要完成ChangeStr()调用后，改变原来str的值，就必须使用ref或者out修饰符，按照按引用传递的方式来进行就可以了，届时aStr = "Changing String"改变的是str的引用，也就改变了str的指向，具体的分析希望大家通过接下来的按引用传递的揭密之后，可以自行分析。

4.3 按引用传递之ref和out

不管是值类型还是引用类型，按引用传递必须以ref或者out关键字来修饰，其规则是：

• 方法定义和方法调用必须同时显示的使用ref或者out，否则将导致编译错误；
• CRL允许通过out或者ref参数来重载方法，例如： 

using System;
namespace My_Must_net._11_Args
{
    class TestRefAndOut
    {
        static void ShowInfo(string str)
        {
            Console.WriteLine(str);
        }
        static void ShowInfo(ref string str)
        {
            Console.WriteLine(str);
        }
    }
}

 

当然，按引用传递时，不管参数是值类型还是引用类型，在本质上也是相同的，这就是：ref和out关键字将告诉编译器，方法传递的是参数地址，而不是参数本身。理解了这一点也就抓住了按引用传递的本质，因此根据这一本质结论我们可以得出以下更明白的说法，这就是：

• 不管参数本身是值类型还是引用类型，按引用传递时，传递的是参数的地址，也就是实例的指针。
• 如果参数是值类型，则按引用传递时，传递的是值类型变量的引用，因此在效果上类似于引用类型参数的按值传递方式，其实质可以分析为：值类型的按引用传递方式，实现的是对值类型参数实例的直接操作，方法调用方为该实例分配内存，而被调用方法操作该内存，也就是值类型的地址；而引用类型参数的按值传递方式，实现的是对引用类型的“值”引用指针的操作。例如：  

using System;

namespace Anytao.net.My_Must_net
{
    class TestArgs
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int i = 100;
            string str = "One";
            ChangeByValue(ref i);
            ChangeByRef(ref str);
            Console.WriteLine(i);
            Console.WriteLine(str);
        }

        static void ChangeByValue(ref int iVlaue)
        {
            iVlaue = 200;
        }

        static void ChangeByRef(ref string sValue)
        {
            sValue = "One more.";
        }
    }
}

 

如果参数是引用类型，则按引用传递时，传递的是引用的引用而不是引用本身，类似于指针的指针概念。示例只需将上述string传递示例中的ChangeStr加上ref修饰即可。 

下面我们再进一步对ref和out的区别做以交代，就基本阐述清楚了按引用传递的精要所在，可以总结为：

• 相同点：从CRL角度来说，ref和out都是指示编译器传递实例指针，在表现行为上是相同的。最能证明的示例是，CRL允许通过ref和out来实现方法重载，但是又不允许通过区分ref和out来实现方法重载，因此从编译角度来看，不管是ref还是out，编译之后的代码是完全相同的。例如：

using System;
namespace Anytao.net.My_Must_net._11_Args
{
    class TestRefAndOut
    {
        static void ShowInfo(string str)
        {
            Console.WriteLine(str);
        }
        static void ShowInfo(ref string str)
        {
            Console.WriteLine(str);
        }
        static void ShowInfo(out string str)
        {
            str = "Hello, anytao.";
            Console.WriteLine(str);
        }
    }
}

编译器将提示： “ShowInfo”不能定义仅在 ref 和 out 上有差别的重载方法。 

• 不同点：使用的机制不同。ref要求传递之前的参数必须首先显示初始化，而out不需要。也就是说，使用ref的参数必须是一个实际的对象，而不能指向null；而使用out的参数可以接受指向null的对象，然后在调用方法内部必须完成对象的实体化。  

5. 结论

完成了对值类型与引用类型的论述，在这些知识积累的基础上，本文期望通过深入的论述来进一步的分享参数传递的艺术，解开层层疑惑的面纱。从探讨问题的角度来说，参数传递的种种误区其实根植与对值类型和引用类型的本质理解上，因此完成了对类型问题的探讨再进入参数传递的迷宫，我们才会更加游刃有余。我想，这种探讨问题的方式，也正是我们追逐问题的方式，深入进入.NET的高级殿堂是绕不开这一选择的。