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解析.net中ref和out的實質

編輯:關於.NET

可能是.net中的value type和reference type的關系遇到給函數傳遞參數的情況時, 在我們的腦海裡就會浮現按值和按引用傳遞的概念。如果看見下面這個函數(代碼1)我 們就會條件反射似的說要給參數加上ref才能使函數內部修改參數的值。

//代碼1

void Change(int a, int b)
{
   int tmp = a;
   a = b;
   b = tmp
}

ok,那繼續看下面這個代碼

//代碼2

void Change2(object o)
{
   o = new object();
}

static void Main()
{
   object obj = null;
   Change2(obj);
   Console.WriteLine(obj ?? "null");
}

null? object不是引用類型嗎,為什麼在函數內對引用類型賦值卻沒有改變參數的值 呢?因為答案只有一個:“所有的參數傳遞都是按值傳遞的”。 不要被值類型和引用類 型所迷惑,也不要被ref,out關鍵字所迷惑。如果你了解c或者c++那麼這個問題很好理解 ,所謂ref,out關鍵字(這兩個關鍵字在IL級別上是相同的,只是在語法上規定ref修飾 的參數必須賦值,out修飾的參數可以不賦值。以此區分out這個語義)對於c來說ref int == int*而ref object == object**,而對於c++來說ref int == int&而ref object == object*&.如果你不懂c和c++也沒關系,下面我通過反匯編來說明ref和out的本質 ,有如下測試代碼:

//代碼3

static void Ref_Out(ref int a, out int b, int c)
{
   a = 15;
   b = 127;
   c = 99;
}
static void Main()
{
   int i1 = -1;   //ref要有初始值
   int i2;     //out不需要
   Ref_Out(ref i1, out i2, i1);
   Console.WriteLine(i1.ToString() + " " + i2.ToString());  //15 127
}

ok讓我們運行程序吧,請在上面代碼行12出設置斷點。程序運行到斷點後查看一下當 前寄存器狀態

EBP = 0012F480(棧底)  ESP = 0012F440(棧頂)  EIP = 0103009D

這時候我們單步進入Ref_Out函數並在代碼行03出設置斷點,這時候的寄存器狀態為

EBP = 0012F434 ESP = 0012F3F4 EIP = 010300ab ECX = 0012F444 EDX = 0012F440 ESI = 0012F440 EDI = 0012F444

然後我們看看棧的當前狀態(通過SOS的clrstack -a命令)

!clrstack -a
PDB symbol for mscorwks.dll not loaded
OS Thread Id: 0x12c (300)
ESP    EIP  
0012f3f4 0103011d test_console.Class1.Ref_Out(Int32 ByRef, Int32 ByRef, Int32)
   PARAMETERS:
     a = 0x0012f444
     b = 0x0012f440
     c = 0xffffffff

0012f440 010300ad test_console.Class1.Main()
   LOCALS:
     0x0012f444 = 0xffffffff
     0x0012f440 = 0x00000000

0012f69c 79e88f63 [GCFrame: 0012f69c]

我們可以看出Ref_Out中的參數a,b的值就是Main函數中i1,i2兩個局部變量的棧上地 址,所以ref,out修飾的作用就是取得變量的地址並傳入給Ref_Out方法,而此時參數c的 值就是i1的值(-1)。因此參數都是按值傳遞的,也就是拷貝傳遞。讓我們來看看棧底( EBP)的情況

0x0012F434:0012f480 010300ad ffffffff(offset = 8,參數c)

這三個值分別是Main函數運行時的EBP值,Ref_Out函數調用完成後的下一條指令地址 ,參數c的值(a,b兩個參數由ECX,EDX傳入並保存),這時我們可以查看Ref_Out函數對 應的反匯編

      a = 15;  //得到a中保存的地址,並將15賦值給該地址上的變量 i1
00000026 mov     dword ptr [edi],0Fh
       b = 127; //得到b中保存的地址,並將127賦值給該地址上的變量 i2
0000002c mov     dword ptr [esi],7Fh
       c = 99;  //0x0012f434 + 8上的數據為ffffffff也就是c的位置
00000032 mov     dword ptr [ebp+8],63h
然後我們將斷點設置到代碼行07處,這時候再次查看棧底的情況
0x0012F434 0012f480 010300ad 00000063
而這時i1,i2則是
0012f440 010300ad test_console.Class1.Main()
   LOCALS:
     0x0012f444 = 0x0000000f -- 15
     0x0012f440 = 0x0000007f -- 127

我們可以退出Ref_Out方法了,這時的寄存器狀態為

EBP = 0012F480(這個值正是Ref_Out方法執行是EBP所指地址處的值)  ESP = 0012F440  EIP = 010300AD

通過上面的仔細分析你應該已經明白了代碼2中為什麼方法改變不了參數o的之值了吧 ,即使它是一個引用類型。還不明白?ok我再唠叨一邊,因為在 Change2方法中只是保存 了obj這個對象在托管堆上的地址,相當於在[EBP + 8]上保存了obj的地址(0x00000000 ),而操作o = new object();只是把新new出來的對象地址賦值給[EBP + 8]位置,所以 函數調用結束後obj還是null。從語法上看加與不加ref,out在操作參數時都是相同的, 所以我們必須了解底層運行機理才能深入理解.net語法。

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