C# ref 和 out 的使用详解
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前言
在 C# 编程中，ref 和 out 是两个非常重要的关键字，它们都用于方法参数的传递，但用途和行为却有所不同。今天，我们就来深入探讨一下这两个关键字的用法和区别，让你在编程中能够得心应手地使用它们。
一、什么是 ref 和 out？
在 C# 中，方法的参数默认是通过值传递的，这意味着方法内部对参数的修改不会影响到外部的变量。但有时候，我们希望方法能够修改外部变量的值，或者需要返回多个值。这时候，ref 和 out 就派上用场了。
- ref：表示引用传递。它允许方法修改传入的变量的值，并且这些修改会反映到外部变量上。
- out：也表示引用传递，但它主要用于返回多个值。与 ref 不同的是，out 参数在传入方法之前不需要初始化。
二、传值赋值和传址赋值
- 传值赋值：赋值运算符操作的是值类型数据或字符串
- 传址/引用赋值：赋值运算符操作的是引用类型数据，除字符串
class User
{
public string Id { get; set; }
public string Name { get; set; }
public string Sex { get; set; }
}
class Program
{
static void Main()
{
// 值类型 和 string
int num = 10;
string text = "hello";
ChangeValue(num,text);
Console.WriteLine(num); // 输出10，原值纹丝不动！
Console.WriteLine(text); // 输出hello，原值纹丝不动！
// 引用类型 除 string
User user = new User() { Id = "1", Name = "鲲籽鲤", Sex = "男" };
UpdateUser(user);
Console.WriteLine($"User.Id={user.Id}，User.Name={user.Name}");
// 输出：User.Id=2，User.Name=鲤籽鲲
}
static void ChangeValue(int x,string str)
{
x = 100;
str = "ni hao";
}
static void UpdateUser(User user)
{
user.Id = "2";
user.Name = "鲤籽鲲";
}
}
通过以上案例可知：
- 在对值类型以及字符串进行赋值的时候，是将值进行的复制。
- 在对引用类型（除字符串）进行赋值的时候，是将数据内容的索引或地址进行的复制
二、ref 的使用
1. 基本用法
ref 参数必须在调用方法之前初始化。我们来看一个简单的例子：
public void IncreaseValue(ref int value)
{
value += 10;
}
// 调用示例
int myNumber = 5;
IncreaseValue(ref myNumber);
Console.WriteLine(myNumber); // 输出：15
在这个例子中，myNumber的值被方法IncreaseValue增加到了15。因为ref传递的是引用，所以对value的任何修改都会反映到myNumber上。
public void Swap(ref int a, ref int b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int x = 10;
int y = 20;
Swap(ref x, ref y);
Console.WriteLine($"x: {x}, y: {y}"); // 输出：x: 20, y: 10
在这个例子中，Swap 方法通过 ref 参数交换了两个整数的值。调用方法时，我们需要在参数前加上 ref 关键字，并且变量 x 和 y 必须在调用之前初始化。
2. 注意事项
- 必须初始化：ref 参数在传入方法之前必须被赋值，否则会报编译错误。
- 修改外部变量：ref 参数允许方法修改外部变量的值，这可能会导致意外的副作用，所以使用时要小心。
三、out 的使用
1. 基本用法
out 参数主要用于返回多个值，它在传入方法之前不需要初始化，但方法内部必须为 out 参数赋值。来看一个例子：
public void GetMinMax(int[] numbers, out int min, out int max)
{
min = numbers[0];
max = numbers[0];
foreach (int num in numbers)
{
if (num < min) min = num;
if (num > max) max = num;
}
}
int[] numbers = { 5, 2, 9, 1, 7 };
int min, max;
GetMinMax(numbers, out min, out max);
Console.WriteLine($"Min: {min}, Max: {max}"); // 输出：Min: 1, Max: 9
在这个例子中，GetMinMax 方法通过 out 参数返回了数组中的最小值和最大值。调用方法时，我们只需要声明变量 min 和 max，而不需要在调用之前初始化它们。
public void Divide(int dividend, int divisor, out int quotient, out int remainder)
{
quotient = dividend / divisor;
remainder = dividend % divisor;
}
// 调用示例
Divide(10, 3, out int quotient, out int remainder);
Console.WriteLine($"Quotient: {quotient}, Remainder: {remainder}");
// 输出：Quotient: 3, Remainder: 1
Divide方法不仅计算了商（quotient），还计算了余数（remainder）。注意，我们在调用时声明了两个out变量，并且在方法内部都进行了赋值。
2. 注意事项
- 无需初始化：out 参数在传入方法之前不需要初始化，方法内部必须为 out 参数赋值。
- 返回多个值：out 参数非常适合用于返回多个值，但过多的 out 参数可能会使代码变得复杂，可读性降低。
四、ref 和 out 的区别
| 特性 | ref | out |
|---|---|---|
| 初始化要求 | 必须在传入方法之前初始化 | 不需要初始化，方法内部必须赋值 |
| 方法内赋值 | 可改可不改 方法内可以不修改值（但通常建议修改） | 必须赋值 |
| 用途 | 修改外部变量的值 | 返回多个值 |
| 调用方式 | 调用时和方法定义时都需要加 ref | 调用时和方法定义时都需要加 out |
| 语义 | 输入输出 | 纯输出 |
- 使用ref可以让方法读取和修改传入参数的值，但需要先初始化。
- 使用out可以在方法中返回额外的结果，而不需要提前初始化参数，但方法内必须对out参数赋值。
- out 更侧重输出，即是说将传进方法的参数，自行在内部赋值，然后给到外部使用，正因它是必须在内部赋值，所以它不在乎该变量是否有初始值
- ref 更侧重修改，即是说传进方法的参数本身就有值，在方法内部对变量值进行修改，它只是对变量的值进行修改，因此他要求变量必须有初始值
五、应用场景
1. TryParse模式（经典out用法）：
if(int.TryParse("123", out var result))
{
// 安全使用result
}
2. 大结构体优化（ref高级用法）：
void 处理大结构(ref BigStruct data)
{
// 避免值类型复制开销
}
3. Swapper工具（ref炫技）：
void Swap(ref int a, ref int b)
{
(a, b) = (b, a);
}
五、in 关键字（补充）
从 C# 7.2 开始，引入了 in 关键字。它用于传递只读引用，方法内部不能修改传入的参数值。这在传递大型结构体时可以提高性能，同时保证数据的安全性。
public void Print(in Person person)
{
Console.WriteLine(person.Name);
// person.Name = "New Name"; // 编译错误，不能修改
}
六、注意事项
- 用out时代替多返回值更优雅
- 异步方法中禁止使用
- 属性不能作为参数传递（编译直接报错）
- 重载方法时ref和out算不同签名
- ref适用：游戏角色属性修改、实时数据更新
- out适用：数据解析、状态检测返回多值
结语
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希望以上内容可以帮助到大家，如文中有不对之处，还请批评指正。