CSharp 引用类型踩坑

一、C# 的数据类型

C# 的数据类型分为 值类型 和 引用类型 。

1.1. 值类型

如：

• 结构体（struct）

• 枚举（enum）

• 数值类型

值类型派生自 System.ValueType（派生自 System.Object ）。 值类型变量直接包含其值，没有单独的堆分配或垃圾回收开销。

1.2. 引用类型

如：

• 类（class）

• 接口（interface）

• 委托（delegate）

• 字符串（string）

• 数组（Array）

引用类型类似于 C 和 C++ 中的指针的概念。在声明引用类型变量时，它将包含值 null，直到你将其分配给该类型的实例，或者使用 new 运算符创建一个。

二、引用类型的赋值陷阱

2.1. 陷阱

using System;

namespace Experiment
{
    class TestClass
    {
        public int a;
        public int b;
        public void GetNewValue(TestClass t)
        {
            TestClass b = new TestClass() { a = 3, b = 4 };
            t = b;
        }
    }

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            TestClass a = new TestClass() { a = 1, b = 2 };
            a.GetNewValue(a);
        }
    }
}

如以上 C# 代码，TestClass 的对象 a 调用 GetNewValue 方法。然而，运行后，对象实例 a 的成员变量的值并未改变为 3，4。

为了方便查看地址的信息，以下用等价的 C++ 代码来实验：

#include <iostream>
using namespace std;

class TestClass
{
public:
    int a;
    int b;
};

void GetNewValue(TestClass* t)
{
    cout << "t赋值前：" << t << endl;
    TestClass* b = new TestClass;
    b->a = 3;
    b->b = 4;
    t = b;
    cout << "t赋值后：" << t << endl;
}


void main()
{
    TestClass* a = new TestClass;
    a->a = 1;
    a->b = 2;
    cout << "a赋值前：" << a << endl;
    GetNewValue(a);
    cout << "a赋值后：" << a << endl;
}

运行后的结果是：

a赋值前：00AB8FC8
t赋值前：00AB8FC8
t赋值后：00AB8D60
a赋值后：00AB8FC8

可以看出，形参 t 在 a 传入后，其指向的地址为 a 对象实例所在的地址，然后 t = b 之后，t 指向了 b 对象实例的所在地址，而这个而改变并没有发生在 a 上。

在 C# 中，引用类型变量的赋值实质上也是发生了以上 C++ 代码的过程。

2.2. 解决方法

解决方法有两种思路。

第一种是不给 t 赋值，二是通过 t 直接修改 a 成员变量的值：

t.a = 3;
t.b = 4;

第二种是使用 ref 或 out 关键字，这种方法就类似于 C++ 的引用形参

void GetNewValue(ref TestClass t)
{
    TestClass b = new TestClass() { a = 3, b = 4 };
    t = b;
}
// 或
void GetNewValue(out TestClass t)
{
    TestClass b = new TestClass() { a = 3, b = 4 };
    t = b;
}

关于 ref，out 以及 in 的区别

• out：设置用作此形参的实参的值，方法内必须给参数赋值。

• ref：可修改用作此形参的实参的值。（类似 C++ 的引用形参）

• in：不会修改用作此形参的实参的值。（类似 C++ 常引用形参）

详见 编写安全有效的 C# 代码 | Microsoft Docs