C#中ref和out的原理

去年在CSDN上写的,现在把它搬过来。

一、引发问题

用了那么久的 ref out ,你真的了解它们是如何使得实参与形参的值保持同步的吗?

二、研究前提

要研究这个问题,前提是要了解 C# 中方法间参数是如何传递的:

1.CLR支持两种类型:值类型引用类型

     a. 值类型:值一般保存在线程栈上,作为类对象的字段时保存在堆上。

     b. 引用类型:对象实例保存在堆上,引用保存在线程栈上,值类型可以通过装箱变为引用类型。

  

 1 //表示引用类型
 2 class Ref
 3 {
 4     private int _x;
 5     public int X
 6     {
 7         get => _x;
 8         set
 9         {
10             _x = value;
11         }
12      }
13 }
14 
15 static void TestValAndRef()
16 {
17     //第一部分
18     int a1 = 5;
19     var ref1 = new Ref()
20     {
21         X = 5
22     };
23 
24     //第二部分
25     int a2 = a1;
26     a2 = 10;
27     var ref2 = ref1;
28     ref2.X = 10;
29 }

C#中ref和out的原理

上述代码执行时变量的存储情况:

C#中ref和out的原理C#中ref和out的原理?

2.参数传递方式分为传值传引用两种。

3.对于CLR来说,使用out和ref都会生成相同的IL代码,并且元数据除了一个bit(用于记录声明方法时指定的是out还是ref)外,完全一致。

 

 1 //测试ref
 2 static void TestRef(ref Ref r)
 3 {
 4     r = new Ref()
 5     {
 6         X = -1
 7     };
 8 }
 9 
10 //测试out
11 static void TestOut(out Ref r)
12 {
13     r = new Ref()
14     {
15         X = -1
16     };
17 }
18 
19 static void Main(string[] args)
20 {
21     var ref1 = new Ref()
22     {
23         X = 10
24     };
25 
26     TestRef(ref ref1);
27     TestOut(out Ref ref2);
28 }
C#中ref和out的原理

以上代码编译出来的IL为:

C#中ref和out的原理C#中ref和out的原理?

C#中ref和out的原理C#中ref和out的原理?

可以看到,TestRef和TestOut方法对应的IL完全相同!

4.在CLR中,方法的参数以及返回值都是通过栈来保存的,这些形参虽然表示的东西和实参看起来时一致的,但是实际上是分开存储的,即形参和实参是两个不同的变量。

三、研究问题

1.CLR默认所有方法参数传递方式都是传值:

    a.对于值类型来说,传递的是值的副本。例如线程栈中 a1 的值:5

    b.对于引用类型来说,传递的是对象的引用,而引用本身是传值的,调用方法内用形参把引用存起来,如果在调用方法内部更改了形参内保存的引用(new一个新对象或用对其赋另一个对象),那么该形参就与实参断了联系,随后的修改对实参不起作用;但如果引用未被改变的情况下进行了更改,实际上就是对实参进行的更改。例如线程栈中 ref1 的值:类型对象的引用。

2.当使用了ref或out后,C#传值方式就变为了传引用,类似于 C 中的 &a1,我想这里的&就是对应的ref和out吧

    a.对于值类型来说,传递的是对值的引用(可以理解为值的地址,类似于引用类型的传值方式)=> &形参,去掉&,剩下的形参实际上就是实参,所以这个形参中保存的引用永远不会被改变,也就是始终更改的是实参的值。例如对线程栈中 a1 的引用。

    b.对于引用类型来说,传递的是对变量的引用(可以理解为指向实例对象引用的栈地址的引用,通俗的讲就是对象的引用是保存在栈的某个地址上,这里传递的就是对于该地址的引用)=>  &形参,这样就保证了调用方法内部使用的就是实参对象,而不是其引用的副本,所以任何更改都是对实参进行更改的。例如对线程栈中 ref1 的引用。

 

疏漏之处在所难免,如果有理解不对的地方请在下方留言,谢谢!

C#中ref和out的原理

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