不知道你在開發(fā)過程中有沒有遇到過這樣的困惑：這個(gè)變量怎么值被改？這個(gè)值怎么沒變？

今天就來和大家分享可能導(dǎo)致這個(gè)問題的根本原因值傳遞 vs 引用傳遞。

在此之前我們先回顧兩組基本概念：

值類型 vs 引用類型

值類型： 直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在棧上；

引用類型： 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象的引用，數(shù)據(jù)實(shí)際存儲(chǔ)在堆上。

形參 vs 實(shí)參

形參： 即形式參數(shù)，表示調(diào)用方法時(shí)，方法需要你傳遞的值。方法聲明定義了其形參。也就是說在定義方法時(shí)，緊跟在方法名后面括號(hào)中的參數(shù)列表就是形參。

實(shí)參： 即實(shí)際參數(shù)，表示調(diào)用方法時(shí)，你傳遞給方法形參的值。調(diào)用代碼在調(diào)用過程時(shí)提供實(shí)參。也就是說在調(diào)用方法時(shí)，緊跟在方法名后面括號(hào)中的參數(shù)列表就是實(shí)參。

再來回顧一下值類型和引用類型在內(nèi)存中是怎么存儲(chǔ)的呢？

對(duì)于值類型變量的值直接存儲(chǔ)在棧中，如下圖的int a=10，10就直接存在棧空間中，而其棧空間對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址為0x66666668；對(duì)于引用類型變量本身存儲(chǔ)的是實(shí)例對(duì)象的引用，即實(shí)例對(duì)象在堆中的實(shí)際內(nèi)存地址，因此引用類型變量是存儲(chǔ)其實(shí)例對(duì)象的引用于棧上，如下圖中變量Test a在棧中實(shí)際存儲(chǔ)的是實(shí)例對(duì)象Test a在堆中的內(nèi)存地址0x88888880，而棧空間對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址為0x66666668。

棧也是有內(nèi)存地址的，這一點(diǎn)很重要，無論棧空間上存儲(chǔ)的是值還是引用地址，這個(gè)棧空間本身也有自己對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址。

什么是值傳遞？什么是引用傳遞？

值傳遞：如果變量按值傳遞給方法，則會(huì)把變量的副本傳遞給方法。對(duì)于值類型則把變量的副本傳遞給方法，對(duì)于引用類型則把變量的引用的副本傳遞給方法。因此被調(diào)用方法參數(shù)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的內(nèi)存地址用于接收存儲(chǔ)變量，因此在方法內(nèi)部對(duì)變量修改并不會(huì)影響原來的值。

引用傳遞：如果變量按引用傳遞給方法，則會(huì)把變量的引用傳遞給方法，對(duì)于值類型則把變量的棧空間地址傳遞給方法，對(duì)于引用類型則把變量的引用的棧空間地址傳遞給方法。因此被調(diào)用方法參數(shù)不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的內(nèi)存地址用于接收存儲(chǔ)變量，意味著形參與實(shí)參共同指向相同的內(nèi)存地址，因此在方法內(nèi)部修對(duì)變量修改會(huì)影響原來的值。

上面的描述可能有點(diǎn)拗口，下面我們?cè)诨谥殿愋汀⒁妙愋汀⒅祩鬟f、引用傳遞各種組合進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)說明。

01、值類型按值傳遞

當(dāng)值類型按值傳遞時(shí)，調(diào)用者會(huì)把值類型變量的副本傳遞給方法，因此被調(diào)用方法參數(shù)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的內(nèi)存地址用于接收存儲(chǔ)變量，因此當(dāng)在方法內(nèi)部對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)并不會(huì)影響調(diào)用者調(diào)用處的值類型變量。

傳遞值類型變量的副本就是相當(dāng)于在棧上，又復(fù)制了一個(gè)同樣的值，而且內(nèi)存地址還不一樣，所以互不影響。如下圖把a(bǔ)賦值給b，則b直接新開辟了一個(gè)棧空間，雖然a和b都是10，但是它們?cè)诓煌牡刂房臻g中，因此如果他們各自被修改了，也互不影響。

下面我們寫個(gè)例子演示一下，這個(gè)例子就是定義個(gè)變量a并賦值，然后調(diào)用一個(gè)方法此方法內(nèi)對(duì)傳進(jìn)來的參數(shù)a進(jìn)行加1，具體代碼如下：

public static void ValueByValueRun(){
    var a = 10;
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法前 a 值：{a}");
    ChangeValueByValue(a);
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法后 a 值：{a}");
}public static void ChangeValueByValue(int a){
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-接收到 a 值：{a}");
    a = a + 1;
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-修改后 a 值：{a}");
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

通過代碼執(zhí)行結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，方法內(nèi)對(duì)變量的修改已經(jīng)生效，但是不沒有影響到調(diào)用者調(diào)用處的變量值。

02、引用類型按值傳遞

當(dāng)引用類型按值傳遞時(shí)，調(diào)用者會(huì)把引用類型變量的引用副本傳遞給方法，因此被調(diào)用方法參數(shù)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的內(nèi)存地址用于接收存儲(chǔ)變量，而對(duì)于一個(gè)引用類型變量來說其本身存儲(chǔ)的就是引用類型實(shí)例對(duì)象的引用副本，而方法接收到的也是此變量引用的副本，所以調(diào)用者參數(shù)和被調(diào)用方法參數(shù)是引用了同一個(gè)實(shí)例對(duì)象的兩個(gè)引用副本。如下圖Test a可以理解為調(diào)用者傳的實(shí)參，Test b可以理解為被調(diào)用方法定義的形參，這兩個(gè)參數(shù)都只是指向堆中Test a的引用副本。

因此可以得出兩個(gè)結(jié)論：

1、變量a和b都是指向?qū)嵗龑?duì)象Test a的引用，所以無論變量a或b，只要有一個(gè)更新了實(shí)例成員則另一個(gè)變量也會(huì)同步發(fā)生變化。

2、雖然變量a和b都是指向?qū)嵗龑?duì)象Test a的引用，但是他們存儲(chǔ)在棧上的內(nèi)存地址卻不同，因此如果他們各種重新分配實(shí)例也就是new一個(gè)新對(duì)象，則另一個(gè)變量無法感知到還是保持原因狀態(tài)不變。

我們先用代碼說明第一個(gè)結(jié)論：

public static void ChangeReferenceByValueRun(){
    var a = new Test
    {
        Age = 10
    };
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法前 a.Age 值：{a.Age}");
    ChangeReferenceByValue(a);
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法后 a.Age 值：{a.Age}");
}
public static void ChangeReferenceByValue(Test a){
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-接收到 a.Age 值：{a.Age}");
    a.Age = a.Age + 1;
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-修改后 a.Age 值：{a.Age}");
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

可以看到被調(diào)用方法中a實(shí)例對(duì)象的Age屬性發(fā)生變化后，調(diào)用者中變量也同步發(fā)生了變化。

對(duì)于第二個(gè)結(jié)論我們這樣論證，在方法中直接對(duì)參數(shù)new一個(gè)新對(duì)象，看看原變量是否發(fā)生變化，代碼如下：

public static void NewReferenceByValueRun(){
    var a = new Test
    {
        Age = 10
    };
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法前 a.Age 值：{a.Age}");
    NewReferenceByValue(a);
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法后 a.Age 值：{a.Age}");
}
public static void NewReferenceByValue(Test a){
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-接收到 a.Age 值：{a.Age}");
    a = new Test
    {
        Age = 100
    };
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-new后 a.Age 值：{a.Age}");
}

執(zhí)行結(jié)果如下：

可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)在方法中對(duì)變量執(zhí)行new操作后，調(diào)用者處的變量并沒有發(fā)生變化。

為什么會(huì)這樣呢？因?yàn)閷?duì)于引用類型來說，形參和實(shí)參是對(duì)引用類型的實(shí)例對(duì)象引用的兩個(gè)副本，而這兩個(gè)副本存儲(chǔ)在棧上又分別在不同的內(nèi)存地址空間上，而new主要就是重新分配內(nèi)存，這就導(dǎo)致形參變量a=new后，棧上形參變量a指向了Test新的實(shí)例對(duì)象的引用，而實(shí)參變量a還是保持原有實(shí)例對(duì)象引用不變。

如下圖所示。

03、值類型按引用傳遞

當(dāng)值類型按引用傳遞時(shí)，調(diào)用者會(huì)把值類型變量對(duì)應(yīng)的棧空間地址傳遞給方法，因此被調(diào)用方法參數(shù)不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的內(nèi)存地址用于接收存儲(chǔ)變量，因此當(dāng)在方法內(nèi)部對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)并同樣會(huì)影響調(diào)用者調(diào)用處的值類型變量。

傳遞值類型變量對(duì)應(yīng)的棧空間地址就意味著形參與實(shí)參共同指向相同的內(nèi)存地址，所以才導(dǎo)致對(duì)形參修改時(shí)，實(shí)參也會(huì)同步發(fā)生變化。

我們用一個(gè)小例子演示一下：

public static void ValueByReferenceRun(){
    Console.WriteLine($"值類型按引用傳遞");
    var a = 10;
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法前 a 值：{a}");
    ChangeValueByReference(ref a);
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法后 a 值：{a}");
}
public static void ChangeValueByReference(ref int a){
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-接收到 a 值：{a}");
    a = a + 1;
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-修改后 a 值：{a}");
}

執(zhí)行結(jié)果如下：

可以發(fā)現(xiàn)調(diào)用者處的值類型變量已經(jīng)發(fā)生改變。

04、引用類型按引用傳遞

當(dāng)引用類型按引用傳遞時(shí)，調(diào)用者會(huì)把引用類型變量對(duì)應(yīng)的棧空間地址傳遞給方法，因此被調(diào)用方法參數(shù)不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的內(nèi)存地址用于接收存儲(chǔ)變量，因此當(dāng)在方法內(nèi)部對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)并同樣會(huì)影響調(diào)用者調(diào)用處的引用類型變量。

傳遞引用類型變量對(duì)應(yīng)的棧空間地址就意味著形參與實(shí)參共同指向相同的內(nèi)存地址，因此對(duì)形參修改時(shí)，實(shí)參也會(huì)同步發(fā)生變化，而且這個(gè)里的修改不單單指修改實(shí)例成員，還包括new一個(gè)新實(shí)例對(duì)象。

下面我們看一個(gè)修改實(shí)例成員的例子：

public static void ChangeReferenceByReferenceRun(){
    Console.WriteLine($"引用類型按引用傳遞 - 修改實(shí)例成員");
    var a = new Test
    {
        Age = 10
    };
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法前 a.Age 值：{a.Age}");
    ChangeReferenceByReference(ref a);
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法后 a.Age 值：{a.Age}");
}
public static void ChangeReferenceByReference(ref Test a){
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-接收到 a.Age 值：{a.Age}");
    a.Age = a.Age + 1;
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-修改后 a.Age 值：{a.Age}");
}

執(zhí)行結(jié)果如下：

再看看new一個(gè)新對(duì)象的例子：

public static void NewReferenceByReferenceRun(){
    Console.WriteLine($"引用類型按引用傳遞 - new 新實(shí)例");
    var a = new Test
    {
        Age = 10
    };
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法前 a.Age 值：{a.Age}");
    NewReferenceByReference(ref a);
    Console.WriteLine($"調(diào)用者-調(diào)用方法后 a.Age 值：{a.Age}");
}
public static void NewReferenceByReference(ref Test a){
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-接收到 a.Age 值：{a.Age}");
    a = new Test
    {
        Age = 100
    };
    Console.WriteLine($"    被調(diào)用方法-new后 a.Age 值：{a.Age}");
}

執(zhí)行結(jié)果如下：

另外string是一個(gè)特殊的引用類型，string類型變量的按值傳遞和按引用傳遞和值類型是一致的，也就是要把string類型當(dāng)值類型一樣看待就行。string類型的特殊性我們后面會(huì)單獨(dú)具體介紹。

在C#中以下修飾符可應(yīng)用與參數(shù)聲明，并且會(huì)使得參數(shù)按引用傳遞：ref、out、readonly ref、in。對(duì)于每個(gè)修飾符具體怎么使用就不再這里細(xì)說了。

相信到這里你應(yīng)該就可以回答我之前在《LeetCode題集-2 - 兩數(shù)相加》最后提的問題了。

注：測(cè)試方法代碼以及示例源碼都已經(jīng)上傳至代碼庫，有興趣的可以看看。https://gitee.com/hugogoos/Planner

轉(zhuǎn)自https://www.cnblogs.com/hugogoos/p/18419656