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c#基础系列3---深入理解ref 和out

“大菜”:源于自己刚踏入猿途混沌时起,自我感觉不是一般的菜,因而得名“大菜”,于自身共勉。

扩展阅读

  1. c#基础系列1---值类型和引用类型
  2. c#基础系列2---深入理解 String

在上篇文章深入理解值类型和引用类型的时候,有的小伙伴就推荐说一说ref和out 关键字,昨天晚上彻夜难眠在想是否要谈一下呢,因为可谈的不是太多,也可能是我理解的不够深刻。

应用场景

out

  • 修饰函数参数,以传递引用的方式向函数传递参数。
  • out 关键字也可与泛型类型参数结合使用,以指定该类型参数是协变参数

ref

  • 修饰函数参数,以传递引用的方式向函数传递参数。
  • 在方法签名中,按引用将值返回给调用方。此功能在c# 7.0中新加。即:引用返回值。例如:
 static  ref int GetUserId(int[] allUserid)      
 {          
      return ref allUserid[1];
}
  • 修饰局部变量。(c#7.0新增)
   int x = 3;   
   ref int x1 = ref x;  //注意这里,我们通过ref关键字 把x赋给了x1
  x1 = 2;
  Console.WriteLine($"改变后的变量 {nameof(x)} 值为: {x}");

运行结果为 2

  • 在struct声明中声明 ref struct 或 ref readonly struct,来实现值类型的引用语义(c#7.2新增,此处不做讨论)

相同之处

  • ref 和out都可以修饰函数的参数,指示参数是以引用方式传递的。
  • ref和out在c#编译器下生成的IL代码是相同的。生成的元数据是几乎相同的。有的网络文章说元数据也是一模一样的其实是错误的。元数据中其实是有一位来标志是ref还是out的,仅仅是一个bit的不同。要不然你以为程序执行时怎么区分是ref还是out的呢^ ~ ^
  • 用ref或者out修饰的函数参数不能设置默认值。因为没有办法为这些参数传递一个有意义的默认值。
  • 如果一个函数的参数用ref或者out所修饰,那这个函数的调用者传递的参数类型必须和函数定义的相同(继承关系的也不行)。下列的代码是编译不通过的
   static void Main(string[] args)  
    {
       MyClass c = new MyClass();               //以下语句编译报错的
       Testref(out c);
        Console.Read();
    }      
    static void Testref(out object c1)
      {
         c1 = new object();
     }            
     class MyClass
     {
           public int Id { get; set; }
     }

不同之处

  • 编译之后的元数据有一个bit的差别,上边已经提及,此处不过多阐述。
  • 对于方法的重载,c#编译器是不允许只有ref和out区别的重载方法。以下方法的重载形式是不允许的。
    void test(ref int) { }    
    void test(out int) { }
  • ref和out对于c#编译器表达的意图是不一样的。ref告诉编译器调用函数之前必须初始化;out则反之,调用函数之前不必初始化。这其实也证实了“ref用于输入,out用于输出”的说法是有一点道理的,但是不是完全正确,难道我ref不能用于方法的输出吗?呵呵呵
   class Program
  {
       static void Main(string[] args)
       {
              int i = 10;
              Console.WriteLine(i);
              Test(ref i);
              Test(ref i);
              Console.WriteLine(i);
              Console.Read();
          }         
         static void Test(ref int i)
           {
              i += 10;
          }
      }

运行结果:

    10
   30

所以我认为真正的用法是:

ref是有进有出,而out是只出不进。

  • out修饰的函数变量在被调用方法中初始化之前是只写的(不能读取),而且函数执行完之前必须被初始化。以下方法编译是报错的,因为没有对out参数进行初始化
    static void Testref(out MyClass c1)
    {
             
    }

ref则是可写可读的。

性能

其实明白了ref和out的基本原理和作用之后,怎么用能提高性能其实已经很明了了。值类型参数如果比较大,业务又没有复制修改的需求,当然以引用方式会比较合理。至于引用类型无特殊需求场景我觉得没有必要添加ref或者out来画蛇添足。

其他

ref和out修饰引用类型参数

有的同学会问,引用类型参数本来不就是以引用方式传递的吗,在加ref或者out标记有什么意义吗? 的确,大多数情况下引用类型参数的传递没有必要添加ref或者out来修饰,但是如果方法体内我修改了指针的指向的内存地址,我们的方法调用者又需要这个新的内存地址呢? 例如:以下为一个连续读取N个文件的需求:

    static void Main(string[] args)
    {
      FileStream fs = new FileStream("新文件地址", FileMode.Open);                //第一个文件的操作省略
       //接下来连续读取N个文件内容
      bool isHaveFile = true; 
       for (; fs!=null; ReadFile(ref fs, isHaveFile))
       {
            fs.Read(.............);                    //添加判断是否还有文件可读
                  // isHaveFile = false;
        }
       Console.Read();
    } 
     static void ReadFile(ref FileStream fs,bool isHaveFile=true)
     {
        fs.Close();
         if (!isHaveFile) fs = null;
         else
        {
            fs = new FileStream("新文件地址", FileMode.Open);
        }
   }

可见引用类型添加ref或者out 在一些特定场景下是有必要的。

ref和out修饰值类型参数

为值类型参数指定ref或者out,效果等同于以传值的方式传递引用类型,也就是说指向类型实例的指针是复制操作,实例的值并没有发生复制操作。

关于值类型指针

有的同学会有疑问,值类型变量其实就是值本身,为什么也会有指针呢?这种问题其实自己仔细一想就会知道,无论值类型还是引用类型值都是分配在内存中,就会有内存地址的概念。既然都有内存地址,那就无所谓值类型和引用类型了

c#7.0+

关于c# 7.0 +中对ref或者out功能的增强请自行查找msdn。

疑问???

有人说ref或者out 修饰的引用类型参数在传递时候,指向类型实例的指针并不发生copy操作,也就是说调用方法之前和方法体中的指针的指针是一个,目前本人学疏才浅并不这么认为,是否有大神可以留言指点一二?

以上都是非生产环境测试结果,如果错误,请及时指正

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原始发表时间:2018-09-15

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