reference in c++ and c#

本文最后更新于：2022年7月8日下午

浅谈一下C#与C++中引用的区别

C# 中有两种类型：引用类型和值类型。引用类型的变量存储对其数据（对象）的引用，而值类型的变量直接包含其数据。对于引用类型，两种变量可引用同一对象；因此，对一个变量执行的操作会影响另一个变量所引用的对象。对于值类型，每个变量都具有其自己的数据副本，对一个变量执行的操作不会影响另一个变量（in、ref 和 out 参数变量除外——

in 关键字会导致按引用传递参数，但确保未修改参数。它让形参成为实参的别名，这必须是变量。换而言之，对形参执行的任何操作都是对实参执行的。它类似于 ref 或 out 关键字，不同之处在于 in 参数无法通过调用的方法进行修改。 out 参数必须由调用的方法进行修改，这些修改在调用上下文中是可观察的，而 ref 参数是可以修改的，同时ref 要求在传递之前初始化变量。）

按值传递引用类型

引用类型的变量不直接包含其数据；它包含对其数据的引用。如果按值传递引用类型参数，则可能更改属于所引用对象的数据，例如类成员的值。但是，不能更改引用本身的值；例如，不能使用相同引用为新对象分配内存，并将其保留在方法外部。

class PassingRefByVal
{
    static void Change(int[] pArray)
    {
        pArray[0] = 888;  // This change affects the original element.
        pArray = new int[5] {-3, -1, -2, -3, -4};   // This change is local.
        System.Console.WriteLine("Inside the method, the first element is: {0}", pArray[0]);
    }

    static void Main()
    {
        int[] arr = {1, 4, 5};
        System.Console.WriteLine("Inside Main, before calling the method, the first element is: {0}", arr [0]);

        Change(arr);
        System.Console.WriteLine("Inside Main, after calling the method, the first element is: {0}", arr [0]);
    }
}
/* Output:
    Inside Main, before calling the method, the first element is: 1
    Inside the method, the first element is: -3
    Inside Main, after calling the method, the first element is: 888
*/

在C++中，结果如下：

如图：

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

void changeArray(std::vector<int> a) {
    for (size_t i = 0; i < a.size(); ++i)
    {
        cout<<a[i]<<" ";
    }
    cout<<"\n";
    a[0] = 999;
    a = vector<int>{ -1,23,4,5 };
    std::cout << a[0] << endl;
}
int main() {
    vector<int> a{ 1,2,3 };
    std::cout << a[0] << endl;
    changeArray(a);
    std::cout << a[0] << endl;
}

输出为

可以看出C#自动传递引用类型，只不过按照值传递；而C++则是调用复制构造函数，直接产生一个新的数组，对函数外没有影响。

按引用传递引用类型

除了 ref 关键字添加到方法标头和调用，以下示例与上述示例相同。方法中所作的任何更改都会影响调用程序中的原始变量。

class PassingRefByRef
{
    static void Change(ref int[] pArray)
    {
        // Both of the following changes will affect the original variables:
        pArray[0] = 888;
        pArray = new int[5] {-3, -1, -2, -3, -4};
        System.Console.WriteLine("Inside the method, the first element is: {0}", pArray[0]);
    }

    static void Main()
    {
        int[] arr = {1, 4, 5};
        System.Console.WriteLine("Inside Main, before calling the method, the first element is: {0}", arr[0]);

        Change(ref arr);
        System.Console.WriteLine("Inside Main, after calling the method, the first element is: {0}", arr[0]);
    }
}
/* Output:
    Inside Main, before calling the method, the first element is: 1
    Inside the method, the first element is: -3
    Inside Main, after calling the method, the first element is: -3
*/

C++如下：（在上面C++的代码中加了一个&）

void changeArray(std::vector<int>& a) {
    for (size_t i = 0; i < a.size(); ++i)
    {
        cout<<a[i]<<" ";
    }
    cout<<"\n";
    a[0] = 999;
    a = vector<int>{ -1,23,4,5 };
    std::cout << a[0] << endl;
}
int main() {
    vector<int> a{ 1,2,3 };
    std::cout << a[0] << endl;
    changeArray(a);
    std::cout << a[0] << endl;
}