c#基础系列之ref和out的深入理解

扩展阅读

c#基础系列1---深入理解值类型和引用类型

c#基础系列2---深入理解 String

引言

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。

C#有两种参数传递方式：传值和引用，传值就是变量的值，而引用则是传递的变量的地址；

本文中说的Ref和Out都是引用传递，Ref的重点是把值传给调用方法，Out则是得到调用方法的值，类似于有返回类型的方法返回的值；

在使用两者时一定要注意一下两点，否则编译出现错误

a) ref 变量使用前要先声明同时要赋值 a=20；

b)方法调用参数要加上相应的关键字 ref or out;

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

总结

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