AP CSA（Java变量作用域、函数传值与传引用）

在 Java 中，参数传递的方式对于基本数据类型和引用类型有所不同。以下是关于 Java 变量作用域、传值和传引用的详细说明，包括数组作为参数传递的情况：

Java 变量作用域

1. 局部变量作用域：

   • 局部变量是在方法、构造方法或者语句块中定义的变量。它的作用域从声明开始，到包含它的代码块结束。
   • 示例：

     public class Main {
         public static void main(String[] args) {
             int x = 10; // 局部变量，作用域是 main 方法
             if (true) {
                 int y = 20; // 局部变量，作用域是 if 语句块
                 System.out.println("Inside if: x = " + x + ", y = " + y);
             }
             // System.out.println("Outside if: y = " + y); // 无法访问 y
             System.out.println("Outside if: x = " + x);
         }
     }
     

2. 方法参数作用域：

   • 方法参数是作为方法输入的变量。它们的作用域是整个方法。
   • 示例：

     public class Main {
         public static void printInfo(int age, String name) {
             System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);
         }
     
         public static void main(String[] args) {
             printInfo(25, "John");
             // System.out.println(name); // 无法访问 name
         }
     }
     

3. 实例变量作用域：

   • 实例变量是在类中定义的，但在方法、构造方法和语句块之外的变量。它们的作用域是整个类。
   • 示例：

     public class Person {
         String name; // 实例变量
         int age;     // 实例变量
     
         public void displayInfo() {
             System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);
         }
     
         public static void main(String[] args) {
             Person person1 = new Person();
             person1.name = "Alice";
             person1.age = 30;
             person1.displayInfo();
     
             Person person2 = new Person();
             person2.name = "Bob";
             person2.age = 25;
             person2.displayInfo();
         }
     }
     

4. 类变量（静态变量）作用域：

   • 类变量是使用 static 关键字修饰的变量。它们的作用域是整个类，属于类本身而不是某个对象。
   • 示例：

     public class Counter {
         static int count = 0; // 类变量
     
         public Counter() {
             count++;
         }
     
         public static void main(String[] args) {
             Counter c1 = new Counter();
             Counter c2 = new Counter();
             Counter c3 = new Counter();
             System.out.println("Count: " + count); // 输出 3
         }
     }
     

Java 中的传值和传引用

1. 传值（Pass-by-Value）：

   • 基本数据类型（如 int、char、boolean、float、double 等）是按值传递的。当方法调用时，实际参数的值被复制给形式参数，方法内对形式参数的修改不会影响实际参数。
   • 示例：

     public class Main {
         public static void changeValue(int num) {
             num = 100;
             System.out.println("Inside method: num = " + num);
         }
     
         public static void main(String[] args) {
             int x = 20;
             changeValue(x);
             System.out.println("Outside method: x = " + x);
         }
     }
     

     输出结果：

     Inside method: num = 100
     Outside method: x = 20
     

2. 传引用（Pass-by-Reference）：

   • 对象是通过引用来传递的。传引用其实也是传值，但是传递的是对象在内存中的地址（引用）。这使得方法内对对象的修改会影响原对象。
   • 示例：

     public class Main {
         public static void changeObject(Student student) {
             student.name = "Jane";
             student.age = 22;
             System.out.println("Inside method: name = " + student.name + ", age = " + student.age);
         }
     
         public static void main(String[] args) {
             Student s = new Student();
             s.name = "John";
             s.age = 20;
             changeObject(s);
             System.out.println("Outside method: name = " + s.name + ", age = " + s.age);
         }
     }
     
     class Student {
         String name;
         int age;
     }
     

     输出结果：

     Inside method: name = Jane, age = 22
     Outside method: name = Jane, age = 22
     

3. 数组作为参数传递：

   • 数组是引用类型，传递数组时，传递的是数组的引用。因此，方法内对数组元素的修改会影响原数组。
   • 示例：

     public class Main {
         public static void changeArray(int[] nums) {
             nums[0] = 100;
             System.out.println("Inside method: nums = " + nums[0]);
         }
     
         public static void main(String[] args) {
             int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5};
             changeArray(nums);
             System.out.println("Outside method: nums = " + nums[0]);
         }
     }
     

     输出结果：

     Inside method: nums = 100
     Outside method: nums = 100
     

总结

• 基本数据类型：按值传递，方法内修改不会影响原变量。
• 引用类型（对象、数组）：按引用传递，方法内修改会影响原对象，但重新赋值不会影响原引用。