1.值传递&引用传递
C#中数据类型有两种：
- 值类型，int, struct等，如下方的GraphStruct。
- 引用类型，所有的class都是引用类型，如下方的Graph。
public class Graph
{
public int area { get; set; }
public int perimeter { get; set; }
public Graph(int area,int perimeter)
{
this.area = area;
this.perimeter = perimeter;
}
}
public struct GraphStruct
{
public int area { get; set; }
public int perimeter { get; set; }
public GraphStruct(int area, int perimeter)
{
this.area=area;
this.perimeter=perimeter;
}
}
变量分配在栈中，因此变量会有一个内存地址。下方代码Utility.AsPointer<T>()方法用于获取指向该地址的指针。（如果不知道ref关键字的作用，这里就先把它理解为取地址）
代码语言：javascript复制
var struct1 = new GraphStruct(4, 3);
var struct2 = new GraphStruct(5, 6);
var graph1 = new Graph(4, 3);
var graph2 = new Graph(5, 6);
Console.WriteLine("struct1:{0}", Utility.AsPointer(ref struct1));
Console.WriteLine("struct2:{0}",Utility.AsPointer(ref struct2));
Console.WriteLine("class1:{0}", Utility.AsPointer(ref graph1));
Console.WriteLine("class2:{0}", Utility.AsPointer(ref graph2));
internal static class Utility
{
public static unsafe nint AsPointer<T>(ref T value)
{
return (nint)Unsafe.AsPointer(ref value);
}
}
上方代码的输出如下：
可以发现，地址以8字节的差值递减，即栈向下生长。下方代码用来获取变量内存上的内容，即变量的值。
代码语言：javascript复制
var struct1 = new GraphStruct(4, 3);
var struct2 = struct1;
var graph1 = new Graph(4, 3);
var graph2 = graph1;
// 输出变量内容
Console.WriteLine("struct1:{0}",BitConverter.ToString(Utility.Read(ref struct1)));
Console.WriteLine("struct2:{0}", BitConverter.ToString(Utility.Read(ref struct2)));
Console.WriteLine("class1:{0}", BitConverter.ToString(Utility.Read(ref graph1)));
Console.WriteLine("class2:{0}", BitConverter.ToString(Utility.Read(ref graph2)));
internal static class Utility
{
public static unsafe nint AsPointer<T>(ref T value)
{
return (nint)Unsafe.AsPointer(ref value);
}
public static unsafe byte[] Read<T>(ref T value)
{
byte[] bytes = new byte[Unsafe.SizeOf<T>()];
Marshal.Copy(AsPointer(ref value), bytes, 0, bytes.Length);
return bytes;
}
}
代码输出如下：
值类型变量内存中存的就是struct1的值04-00-00-00和03-00-00-00，两个int，刚好占了8字节。引用类型变量内存中存的是对象class1在堆内存中的地址。所以在给struct2和class2赋值的时候，其实就是把变量struct1和class1内存上的值赋了过去。传参时也是一样，虽然通常会说分为值传递和引用传递，但本质上传的都是变量内存中存的值。
下面再输出实参和形参的地址看下。
代码语言：javascript复制
var struct1 = new GraphStruct(4, 3);
var graph1 = new Graph(4, 3);
// 输出实参和形参的地址
Console.WriteLine("struct1_address:{0}", Utility.AsPointer(ref struct1));
Console.WriteLine("class1_address:{0}", Utility.AsPointer(ref graph1));
Invoke(struct1, graph1);
static void Invoke(GraphStruct s, Graph c)
{
Console.WriteLine("s_args:{0}",Utility.AsPointer(ref s));
Console.WriteLine("c_args:{0}", Utility.AsPointer(ref c));
}
输出结果为：
可见在调用方法时，也会给形参变量分配栈内存。
2.ref关键字
先用结构体来看下用了ref之后，实参和形参的地址。
代码语言：javascript复制
var struct1 = new GraphStruct(4, 3);
Console.WriteLine("struct1_address:{0}", Utility.AsPointer(ref struct1)); // 输出实参地址
modifyStruct(ref struct1);
static void modifyStruct(ref GraphStruct s)
{
Console.WriteLine("args_address:{0}", Utility.AsPointer(ref s)); // 输出形参地址
}
输出结果为：
可见实参和形参在内存中的地址是相同的！那么与其说ref关键字用于传递变量自身的地址，不如把它理解为啥也没传。比如用下面的类的例子来说明下。
代码语言：javascript复制
var graph = new Graph(5, 4);
Console.WriteLine("Original area={0}, perimeter={1}", graph.area, graph.perimeter);
modifyGraph(graph);
Console.WriteLine("After modified, area={0}, perimeter={1}",graph.area,graph.perimeter);
static void modifyGraph(Graph arg_graph)
{
arg_graph = new Graph(6, 7);
}
当没有用ref关键字时，传参使得实参graph和形参arg_graph指向了同一个Graph对象，如下图所示。
在方法modifyGraph()中更改了形参的引用，即现在形参变量内存上存的是另外一个Graph对象在堆内存的地址。
在调用modifyGraph()方法前后，变量graph都指向同一个Graph对象，因此输出结果为：
下方代码在传参时，使用了ref关键字。
代码语言：javascript复制
var graph = new Graph(5, 4);
Console.WriteLine("Original area={0}, perimeter={1}", graph.area, graph.perimeter);
modifyByReference(ref graph);
Console.WriteLine("After modified, area={0}, perimeter={1}",graph.area,graph.perimeter);
static void modifyByReference(ref Graph arg_graph)
{
arg_graph = new Graph(8, 9);
}
因为啥也没传，所以变量graph就是变量arg_graph，如下图所示。引用官方文档的话就是"The ref keyword makes the formal parameter an alias for the argument."
此时在modifyByReference()方法中，令变量arg_graph指向另一个新的Graph对象，这意味着变量graph也指向了该对象。
因此上方代码输出结果为：
3.in关键字
in关键字与与ref关键字一样，都是传递变量的地址，不同的是在方法内不能改变该变量的内容。通过上面对ref的分析，可以把in关键字的作用简化为：不允许在方法内改变实参变量的值。那么对于值类型而言就意味着形参对于方法而言是一个只读变量；对于引用类型而言，可以改变对象的属性，但是不能引用其他对象。
代码语言：javascript复制
static void modityStruct(in GraphStruct s)
{
// 下面两行代码都是错的,变量s此时是只读的
s.perimeter = 5;
s = new GraphStruct(6, 7);
}
static void modifyGraph(in Graph g)
{
g.perimeter = 7; // 可以修改属性，因为这个操作并不改变变量g所在内存中的值，即Graph对象的地址
g = new Graph(7, 8); // 不可以指向其他的Graph对象
}4.out关键字
根据官方文档原文"The out keyword is like the ref keyword, except that ref requires that the variable be initialized before it is passed."。可见，ref关键字要求变量初始化，但out关键字没有这个要求。因此下面ref的错误，换成out就可以了。
Refs:
https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/keywords/method-parameters
链接：[1] https://mp.weixin.qq.com/s/USoby5fW__YFl4yNshLo3A
