[原]C#中引用与C++中指针和引用以及参数的传递

问题是什么
刚接触C#不久，对于值类型和引用类型的区别还是有点糊涂。后来看了一个不能工作的Swap()（下面有示例）方法之后，才发现，其实引用类型相当于C/C++中的指针——因为有声明：“string aStr = null;”是正确的。为了让自己以后可以追溯一下，所以把今天的理解记录下来，写在这里。

如何理解

C#中关于引用类型的定义是这样的：

“……值类型与引用类型的基本区别是他们在内存中的存储方式。……引用类型变量的地址存放在栈上，但实际的对象存放在堆上。……”

 

在上一篇文章里我说过，指针其实是一个ulong，从上面的描述中可以看出，引用类型其实也是一个ulong（地址），也就是说，“Object obj;”中，obj被分成两部分，一部分是其地址，另一部分是真正的Object实例。这两部分紧密联系在一起，形成一个引用类型对象。

 

引用类型的定义暗示我们，C#中引用类型相当于C++的指针，只不过C#语言本身作了一些工作，将指针和其指向的对象紧密地联系在一起了。只不过我们无法通过强制类型转换来获取这个值——也许有，但是我比较菜，不知道，呵呵。另外，引用类型的定义还暗示我们，C/C++函数调用时以传值方式传递参数的规则，在C#中同样有效。最简单的例子：

// C# code. Non dereferencing.

public void Swap(T lhs, T rhs)

{

    T temp = lhs;

    lhs = rhs;

    rhs = temp;

}

调用该函数结果是什么样子呢？运行一下下面的代码就知道结果：传进去的引用类型的对象根本就没有改变（以string为例）：

string a = "aaaa";

string b = "bbbb";

Swap(a, b);

System.Console.WriteLine("a = " + a + ", b = " + b);

输出结果：a = aaaa, b = bbbb

 

因为实际上是对地址进行操作,传入的参数就是地址，因此可以将其翻译成C++（方便起见，使用int类型）：

// C++ code. Non dereferencing.
template

void Swap(T * lhs, T * rhs)

{

    T * ptemp = lhs;

    lhs = rhs;

    rhs = ptemp;

}

这个函数也不能达到交换实参的目的，因为此处操作的是地址，与上一个例子一样。也就是说，C/C++和C#中函数调用时以传值方式传递参数。

 

那么为什么不是与C++的引用相似呢？可以看以下代码：

// C++ code

template

void Swap(T& lhs, T& rhs)

{
    int temp = lhs;
    lhs = rhs;
    lhs = temp;
}

对这个函数的调用将正确的交换两个实参。

 

C#要想通过函数调用来修改引用类型的对象,有两种方式：
1、dereference该引用以获取实际对象，即改变存放在堆上的对象本身，而不是存放在栈上的地址（没有进行dereference），这与C++的指针是相同的，也是前两个例子说明的问题。用deference的话，而且T实现了拷贝自身的方法，那么实现如下：
// C# code. Dereferencing.
// NOTE: T must have CopyTo() method.
public void Swap(T lhs, T rhs)
{
    T temp = new T();
    lhs.CopyTo(temp);
    rhs.CopyTo(lhs);
    temp.CopyTo(rhs);
}
翻译成C++，就是如下代码：

// C++ code. Dereferencing.
// NOTE: T must have operator "=" overloaded.
template

void Swap(T * lhs, T * rhs)

{

    int temp = *lhs;

    *lhs = *rhs;

    *rhs = temp;

}

2、使用ref修饰符（从另一个角度说明C#引用的行为更像C++的指针），如下：
//可以工作的Swap
// NOTE: T doesn't need to have CopyTo() method implemented.
//       If you don't need to modify the reference itself, "ref" is not needed.
private void Swap(ref T lhs, ref T rhs)
{
    T temp = lhs;
    lhs = rhs;
    rhs = temp;
}

原因很简单，使用了ref，将其翻译成C++就是：
/ C++ code. Dereferencing.
// NOTE: T doesn't need to have operator "=" overloaded.
template
void Swap(T **lhs, T **rhs)
{
    T * temp = *lhs;
    *lhs = *rhs;
    *rhs = temp;
}

至于这里面涉及到的应该使用引用还是指针的问题，那就是另外一个话题了。关于指针本身，可以参考“指针是通往地狱的捷径”。

PS：由于对C#水平实在太浅，理解难免出现偏差，任何错误，请大虾指正！上述代码均为合法代码。

参考：
Programming C#, 3rd edition.

 

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