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在使用C#编程的过程中,我们经常会遇到这样的情况,讲一个对象作为函数参数传入一个函数后,在函数中对该参数进行一些操作,那么作为参数传入的对象将会发生改变,作为一名C开发人员,而又刚刚接触面向对象的开发时,会被这个问题或者现象所困扰,因为通常情况下,在C中函数参数有两种传入方式:按值传递和按地址传递。按值传递实际上传入的是参数的一个副本,不会改变原来数据的值,而按地址传递的是传入该数据在内存中的地址,实际上是操作的同一个对象。那么我们开始提到的情况是按值传递呢还是按地址传递呢?当然是按值传递了,但是为什么作为参数传入的对象有发生了改变呢?在弄清这个问题之前,我想有必要了解一些变量在内存中的存储方式。

一、内存管理
内存管理这个问题是所有编程语言中老生常谈的问题,虽然在Java和C#两种高级语言中都引入了“垃圾回收机制”,有效或者说最大程度的避免了内存泄露的问题(当然,在一些情况下内存泄露仍会发生),但是为了更好的了解语言的工作原理和工作机制,我们仍然不可避免内存管理这一话题。
在程序运行时,数据到底保存在什么位置,通常情况下,有六个地方可以保存数据:
(1)寄存器。这是最快的保存区域,因为它位于和其他所有保存方式不同的地方:处理器内部。然而,寄存器的数量十分有限,所以寄存器根据需要由编译器分配。我们对此没有直接的控制权,也不可没能在自己的程序里找到寄存器存在的任何踪迹。
(2)栈。位于一般的RAM(随机访问内存)中,处理器由其指针提供直接支持。当程序分配一块内存时,栈指针便向后移;释放内存时,栈指针便向前移。这种方式不仅很快,而且效率也高,速度仅次于寄存器。由于一般的编译器有责任产生“将栈指针前后移动”的程序代码,所以它必须能够完全掌握它所编译的程序中“存在栈中的所有数据的实际大小和存活时间”。如此一来便会限制程序的弹性。由于这个限制,我们一般不讲new的对象至于其上,而仅仅存放于对象的引用。
(3)堆。堆是一种通用性质的内存存储空间(也存放于RAM中),用于存放所有的new对象,“堆”胜过“栈”之处在于,编译器不需知道究竟得从堆中分配多少空间,也不需要知道堆上分配的空间究竟需要存在多久。因此,自堆分配存储空间可以获得较高的弹性。每当你需要产生一个对象,只需要在程序中使用new,那么当它执行时,便会在堆上自动分配空间。当然,你要为这样的弹性付出代价:从堆上分配空间,比从栈分配,所耗费的时间多了不少,而且在堆上分配空间更容易产生内存碎片。
(4)静态存储空间。这里使用“静态”一词,指的是“在固定位置上”(也在RAM中)。静态存储空间存放着“程序执行期间”一直存放的数据,你可以使用关键字static,将某个对象内的特定成员设为静态。
(5)常量存储空间。常量值常常会被直接置于程序代码里头。因为常量是不会改变的,所以也是安全的。有时候常量会和外界隔离开来,所以也可以存放的只读内存(ROM)中。
(6)Non-RAM存储空间。如果数据完全存活于程序之外,那么程序不执行,数据也能够继续存在,脱离程序的控制。
现在,我们知道了在内存中六个可以保存数据的地方,接下来还有必要说明一下当我们new一个对象时,该对象究竟存放于哪个数据区域内。
例如:class A
      {
A();
      }
      A a=new A();
当我们使用new产生一个A类型的对象时,也就为该对象分配了一块内存空间,这块内存空间位于堆上,但是实际上在堆上存放的并不是a,而是实实在在的A类型的对象,a只是该对象的一个引用,a指向了该对象在堆上的地址,而a存放于栈中,当我们a被释放或者其生命周期结束时,系统会对内存空间进行扫描,当发现当前程序中没有对存放于堆中该对象的引用时,系统会在某个时间释放该堆上的内存,这也就是GC机制。有点扯远了啊!
二、赋值
对基本数据类型的赋值是非常直接的。由于基本数据类型容纳了实际的值,而且并非一个对象的引用,所以在为其赋值的时候,可以将来自一个地方的内容赋值到令一个地方。例如,假设为基本数据类型使用“A=B”,那么B处的内容就复制到A。若接着有修改了A,那么B根本不会受这种修改的影响。这应该是程序开发人员的常识。
但为对象进行“赋值”的时候,情况却发生了变化,对一个对象进行操作时,实际上操作的是它的一个“引用”,或者称为“句柄”,所以假如“从一个对象到另一个对象”赋值,实际上就是将“引用”从一个地方复制到另一个地方。这意味着假若为对象使用“C=D”,那么C和D最终都会指向最初只有D才指向的那个对象。下面的例子将更加清晰的阐述这一点。
下面的例子:
  class Number
        {
            private int temp;
            public int Temp
            {
                get { return temp; }
                set { temp = value; }
            }
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Number n1 = new Number();
            Number n2 = new Number();
            n1.Temp = 9;
            n2.Temp = 47;
 
            Console.WriteLine("1:n1.Temp:" + n1.Temp + ",n2.Temp:" + n2.Temp);
            n1 = n2;
            Console.WriteLine("1:n1.Temp:" + n1.Temp + ",n2.Temp:" + n2.Temp);
            n1.Temp = 27;
            Console.WriteLine("1:n1.Temp:" + n1.Temp + ",n2.Temp:" + n2.Temp);
            Console.ReadLine();
        }
Number 类非常简单,它的两个实例(n1 和n2)是在main()里创建的。每个Number 中的i 值都赋予了一个不同的值。随后,将n2 赋给n1,而且n1 发生改变。在许多程序设计语言中,我们都希望n1 和n2 任何时候都相互独立。但由于我们已赋予了一个“引用”,所以下面才是真实的输出:
1: n1.Temp: 9, n2.Temp: 47
2: n1.Temp: 47, n2.Temp: 47
3: n1.Temp: 27, n2.Temp: 27
看来改变n1 的同时也改变了n2!这是由于无论n1 还是n2 都包含了相同的“引用”,它指向相同的对象(最初的“引用”位于n1 内部,指向容纳了值9 的一个对象。在赋值过程中,那个“引用”实际已经丢失;它的对象会由“垃圾收集器”自动清除)。这种特殊的现象通常也叫作“别名”,是.net操作对象的一种基本方式。但假若不愿意在这种情况下出现别名,又该怎么操作呢?可放弃赋值,并写入下述代码:
n1.Temp = n2.Temp;
这样便可保留两个独立的对象,而不是将n1 和n2 绑定到相同的对象。但您很快就会意识到,这样做会使对象内部的字段处理发生混乱,并与标准的面向对象设计准则相悖。
 
三、方法调用中的别名处理
正如开说所说的那样,将一个对象传到方法内部时,也会产生别名现象。
  class Letter
        {
            private char c;
            public char C
            {
                get { return c; }
                set { c = value; }
            }
        }
        static void f(Letter y)
        {
            y.C = 'z';
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Letter x = new Letter();
            x.C = 'a';
            Console.WriteLine("1:x.C:" + x.C);
            f(x);
            Console.WriteLine("1:x.C:" + x.C);
            Console.ReadLine();
        }
在许多程序设计语言中,f()方法表面上似乎要在方法的作用域内制作自己的自变量Letter y 的一个副本。
但同样地,实际传递的是一个句柄。所以下面这个程序行:
y.c = 'z';
实际改变的是f()之外的对象。输出结果如下:
1: x.C: a
2: x.C: z
posted on 2011-09-15 20:18  终于出名  阅读(1908)  评论(0)    收藏  举报