C#中的值傳遞和引用傳遞詳細解析

2020-01-24 02:54:35

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一、傳遞參數
既可以通過值也可以通過引用傳遞參數。通過引用傳遞參數允許函數成員（方法、屬性、索引器、運算符和構造函數）更改參數的值，并保持該更改。

二、傳遞值類型參數
值類型變量直接包含其數據，這與引用類型變量不同，后者包含對其數據的引用。因此，向方法傳遞值類型變量意味著向方法傳遞變量的一個副本。方法內發生的對參數的更改對該變量中存儲的原始數據無任何影響。如果希望所調用的方法更改參數的值，必須使用 ref 或 out 關鍵字通過引用傳遞該參數。為了簡單起見，下面的示例使用 ref。

1. 通過值傳遞值類型：

復制代碼代碼如下:

class PassingValByVal
{
static void SquareIt(int x)
// The parameter x is passed by value.
// Changes to x will not affect the original value of x.
{
x *= x;
System.Console.WriteLine("The value inside the method: {0}", x);
}
static void Main()
{
int n = 5;
System.Console.WriteLine("The value before calling the method: {0}", n);

SquareIt(n); // Passing the variable by value.
System.Console.WriteLine("The value after calling the method: {0}", n);
}
}

變量 n 為值類型，包含其數據（值為 5）。當調用 SquareIt 時，n 的內容被復制到參數 x 中，在方法內將該參數求平方。但在 Main 中，n 的值在調用 SquareIt 方法前后是相同的。實際上，方法內發生的更改只影響局部變量 x。

2.通過引用傳遞值類型
下面的示例除使用 ref 關鍵字傳遞參數以外，其余與上一示例相同。參數的值在調用方法后發生更改

復制代碼代碼如下:

class PassingValByRef
{
static void SquareIt(ref int x)
// The parameter x is passed by reference.
// Changes to x will affect the original value of x.
{
x *= x;
System.Console.WriteLine("The value inside the method: {0}", x);
}
static void Main()
{
int n = 5;
System.Console.WriteLine("The value before calling the method: {0}", n);

SquareIt(ref n); // Passing the variable by reference.
System.Console.WriteLine("The value after calling the method: {0}", n);
}
}

本示例中，傳遞的不是 n 的值，而是對 n 的引用。參數 x 不是 int 類型，它是對 int 的引用（本例中為對 n 的引用）。因此，當在方法內對 x 求平方時，實際被求平方的是 x 所引用的項：n。

3. 交換值類型
更改所傳遞參數的值的常見示例是 Swap 方法，在該方法中傳遞 x 和 y 兩個變量，然后使方法交換它們的內容。必須通過引用向 Swap 方法傳遞參數；否則，方法內所處理的將是參數的本地副本。以下是使用引用參數的 Swap 方法的示例：

復制代碼代碼如下:

static void SwapByRef(ref int x, ref int y)
{
    int temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

三、傳遞引用類型參數
引用類型的變量不直接包含其數據；它包含的是對其數據的引用。當通過值傳遞引用類型的參數時，有可能更改引用所指向的數據，如某類成員的值。但是無法更改引用本身的值；也就是說，不能使用相同的引用為新類分配內存并使之在塊外保持。若要這樣做，應使用 ref 或 out 關鍵字傳遞參數。為了簡單起見，下面的示例使用 ref。

1. 通過值傳遞引用類型
下面的示例演示通過值向 Change 方法傳遞引用類型的參數 arr。由于該參數是對 arr 的引用，所以有可能更改數組元素的值。但是，試圖將參數重新分配到不同的內存位置時，該操作僅在方法內有效，并不影響原始變量 arr。

復制代碼代碼如下:

class PassingRefByVal
{
static void Change(int[] pArray)
{
pArray[0] = 888; // This change affects the original element.
pArray = new int[5] {-3, -1, -2, -3, -4}; // This change is local.
System.Console.WriteLine("Inside the method, the first element is: {0}", pArray[0]);
}

static void Main()
{
int[] arr = {1, 4, 5};
System.Console.WriteLine("Inside Main, before calling the method, the first element is: {0}", arr [0]);

Change(arr);
System.Console.WriteLine("Inside Main, after calling the method, the first element is: {0}", arr [0]);
}
}

在上個示例中，數組 arr 為引用類型，在未使用 ref 參數的情況下傳遞給方法。在此情況下，將向方法傳遞指向 arr 的引用的一個副本。輸出顯示方法有可能更改數組元素的內容，在這種情況下，從 1改為 888。但是，在 Change 方法內使用 new 運算符來分配新的內存部分，將使變量 pArray 引用新的數組。因此，這之后的任何更改都不會影響原始數組 arr（它是在 Main 內創建的）。實際上，本示例中創建了兩個數組，一個在 Main 內，一個在 Change 方法內。

2. 通過引用傳遞引用類型
本示例除在方法頭和調用中使用 ref 關鍵字以外，其余與上個示例相同。方法內發生的任何更改都會影響調用程序中的原始變量

復制代碼代碼如下:

class PassingRefByRef
{
    static void Change(ref int[] pArray)
    {
        // Both of the following changes will affect the original variables:
        pArray[0] = 888;
        pArray = new int[5] {-3, -1, -2, -3, -4};
        System.Console.WriteLine("Inside the method, the first element is: {0}", pArray[0]);
    }

    static void Main()
    {
        int[] arr = {1, 4, 5};
        System.Console.WriteLine("Inside Main, before calling the method, the first element is: {0}", arr[0]);

        Change(ref arr);
        System.Console.WriteLine("Inside Main, after calling the method, the first element is: {0}", arr[0]);
    }
}

方法內發生的所有更改都影響 Main 中的原始數組。實際上，使用 new 運算符對原始數組進行了重新分配。因此，調用 Change 方法后，對 arr 的任何引用都將指向 Change 方法中創建的五個元素的數組。

3. 交換兩個字符串
交換字符串是通過引用傳遞引用類型參數的很好的示例。本示例中，str1 和 str2 兩個字符串在 Main 中初始化，并作為由 ref 關鍵字修改的參數傳遞給 SwapStrings 方法。這兩個字符串在該方法內以及Main 內均進行交換。

復制代碼代碼如下:

class SwappingStrings
{
static void SwapStrings(ref string s1, ref string s2)
// The string parameter is passed by reference.
// Any changes on parameters will affect the original variables.
{
string temp = s1;
s1 = s2;
s2 = temp;
System.Console.WriteLine("Inside the method: {0} {1}", s1, s2);
}

static void Main()
{
string str1 = "John";
string str2 = "Smith";
System.Console.WriteLine("Inside Main, before swapping: {0} {1}", str1, str2);

SwapStrings(ref str1, ref str2); // Passing strings by reference
System.Console.WriteLine("Inside Main, after swapping: {0} {1}", str1, str2);
}
}

本示例中，需要通過引用傳遞參數以影響調用程序中的變量。如果同時從方法頭和方法調用中移除 ref 關鍵字，則調用程序中不會發生任何更改。

四、引用類型的數據值傳遞（復本傳遞）
類的默認用MemberwiseClone 方法創建一個淺表副本，方法是創建一個新對象，然后將當前對象的非靜態字段復制到該新對象。如果字段是值類型的，則對該字段執行逐位復制。如果字段是引用類型，則復制引用但不復制引用的對象；因此，原始對象及其復本引用同一對象。深拷貝,即實現ICloneable接口.ICloneable可用于深拷貝和淺拷貝。這些都是概念，但是需要我們理解：

復制代碼代碼如下:

   class ClassA : ICloneable
    {
        public string str;
        public SubClass subclass;
        public ClassA()
        {
            str = "classA str";
            subclass = new SubClass();
        }
        //深復制，多層不可用MemberwiseClone()完整實現深復制
        public object Clone()
        {
           // this.a = (string)this.a.Clone();
            //this.b = (B)this.b.Clone();
            var ne = new ClassA();
            ne.str = this.str;
            ne.subclass = (SubClass)this.subclass.Clone(); //this.b的話還是沒有成功
            return ne;
           // return this.MemberwiseClone();
        }
    }

    class SubClass : ICloneable
    {
        public string str;
        public SubClass()
        {
            this.str = "subclass str";
        }
        //深復制，因為只一層，所以可以用MemberwiseClone()方法
        public object Clone()
        {
            this.str = (string)this.str.Clone();
            return this.MemberwiseClone();
        }