C#学习笔记（三）：值类型、引用类型及参数传递

值类型和引用类型简介

C#中存在两种数据类型，分别是值类型与引用类型，下面我们来看看这两种类型的区别。

值类型主要包括：

1. 简单类型（如int、float、char等，注意string不是值类型）；
2. 枚举类型（enum）；
3. 结构体类型（struct）；

引用类型主要包括：

1. 类类型（如string）；
2. 数组类型（一维或多维数组）；
3. 接口类型（interface）；
4. 委托类型（delegate）；

内存分布

值类型的实例大部分情况下会被存放在线程的堆栈上，由操作系统管理其在内存上的分配和释放。

引用类型的实例都会被存放在托管堆上，由垃圾回收器（GC）管理其在内存上的分配和释放。

namespace Study
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int valueType = 0;
            string refType = "abc";
        }
    }
}

上面的示例中：

valueType是值类型，其变量名和值都会被存储到堆栈中。

refType是引用类型，其变量名任然存储在堆栈中，但是其值"abc"是存储在托管堆中的。

引用类型中嵌套定义值类型的情况

namespace Study
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Test test = new Test();
        }
    }

    public class Test
    {
        private int valueType = 0;
    }
}

上例中的Test作为引用类型被分配到托管堆中，其属性valueType虽然是值类型，但是仍然也会被分配到托管堆中。

总结

• 值类型继承自ValueType，ValueType继承自Object；引用类型继承自Object；
• 值类型不由GC控制释放，其作用域结束时会被操作系统自动回收；引用类型需要由GC控制其内存释放；
• 值类型不能被设置为null；

装箱和拆箱

装箱是指值类型转换为引用类型的过程，拆箱表示将引用类型转换为值类型的过程。

装箱和拆箱堆性能有一定影响，所以我们需要需要尽量避免。

参数传递

形参值方法中定义的参数，实参指实际传递给方法的参数。

值类型参数按值传递

形参作为从实参拷贝的一个副本，对形参的修改不会影响到实参。

using System;

namespace Study
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int num = 100;
            Func(num);

            Console.WriteLine("num: " + num);

            Console.Read();
        }

        private static void Func(int i)
        {
            i++;

            Console.WriteLine("i: " + i);
        }
    }
}

结果如下：

i: 101
num: 100

引用类型参数按值传递

形参作为从实参拷贝的一个副本，但是由于是引用类型记录的是内存地址，所以两个参数实际都指向托管堆中的同一个对象，故对形参的修改会影响到实参。

using System;

namespace Study
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Test t = new Test();
            t.num = 50;
            Func(t);

            Console.WriteLine("Main: " + t.num);

            Console.Read();
        }

        private static void Func(Test test)
        {
            test.num = 100;

            Console.WriteLine("Func: " + test.num);
        }
    }

    public class Test
    {
        public int num = 0;
    }
}

结果如下：

Func: 100
Main: 100

string引用类型按值传递的特殊情况

string对象虽然是引用类型，但是由于string类型具备的不变性，在传递参数后实际上在内存中重新拷贝了一份数据。

using System;

namespace Study
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string str = "old string";
            Func(str);

            Console.WriteLine("Main: " + str);

            Console.Read();
        }

        private static void Func(string s)
        {
            s += ", new string";

            Console.WriteLine("Func: " + s);
        }
    }
}

结果如下：

Func: old string, new string
Main: old string

值类型和引用类型参数按引用传递

当需要直接传递参数的引用到函数内部时，通过引用传递参数允许函数成员更改参数的值，并保持该更改，需要使用ref和out关键字来实现：

1. 使用ref型参数时，传入的参数必须先被初始化。对out而言，必须在方法中对其完成初始化；
2. 使用ref和out时，在方法的参数和执行方法时，都要加ref或out关键字。以满足匹配；
3. out适合用在需要retrun多个返回值的地方，而ref则用在需要被调用的方法修改调用者的引用的时候；

下面我们看一个例子：

using System;

namespace Study
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int num = 23;
            FuncInt(ref num);
            Console.WriteLine("MainInt: " + num);

            string str = "old string";
            FuncStr(ref str);
            Console.WriteLine("MainStr: " + str);

            Console.Read();
        }

        private static void FuncInt(ref int i)
        {
            i += 100;

            Console.WriteLine("FuncInt: " + i);
        }

        private static void FuncStr(ref string s)
        {
            s += ", new string";

            Console.WriteLine("FuncStr: " + s);
        }
    }
}

结果如下：

FuncInt: 123
MainInt: 123
FuncStr: old string, new string
MainStr: old string, new string

如果是out关键字则不能初始化实参，如下：

using System;

namespace Study
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int num;
            FuncInt(out num);
            Console.WriteLine("MainInt: " + num);

            string str;
            FuncStr(out str);
            Console.WriteLine("MainStr: " + str);

            Console.Read();
        }

        private static void FuncInt(out int i)
        {
            i = 100;

            Console.WriteLine("FuncInt: " + i);
        }

        private static void FuncStr(out string s)
        {
            s = ", new string";

            Console.WriteLine("FuncStr: " + s);
        }
    }
}

结果如下：

FuncInt: 100
MainInt: 100
FuncStr: , new string
MainStr: , new string