Java 應用程序中的按值傳遞語義

2019-11-18 13:25:45

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　　幾個月前，developerWorks 發布了我的書 PRactical java 中的一些節選，該書是由 Addison-Wesley 出版的。首先我將利用 developerWorks 上的此欄目回答讀者提出的一些問題，然后對有關這些節選的各種評論作一答復。
　　
　　
　　
　　節選理解參數是按值而不是按引用傳遞的說明 Java 應用程序有且僅有的一種參數傳遞機制，即按值傳遞。寫它是為了揭穿普遍存在的一種神話，即認為 Java 應用程序按引用傳遞參數，以避免因依靠“按引用傳遞”這一行為而導致的常見編程錯誤。
　　
　　
　　
　　對此節選的某些反饋意見認為，我把這一問題搞糊涂了，或者將它完全搞錯了。許多不同意我的讀者用 C++ 語言作為例子。因此，在此欄目中我將使用 C++ 和 Java 應用程序進一步闡明一些事實。
　　
　　
　　
　　要點
　　
　　讀完所有的評論以后，問題終于明白了，至少在一個主要問題上產生了混淆。某些評論認為我的節選是錯的，因為對象是按引用傳遞的。對象確實是按引用傳遞的；節選與這沒有沖突。節選中說所有參數都是按值 -- 另一個參數 -- 傳遞的。下面的說法是正確的：在 Java 應用程序中永遠不會傳遞對象，而只傳遞對象引用。因此是按引用傳遞對象。但重要的是要區分參數是如何傳遞的，這才是該節選的意圖。Java 應用程序按引用傳遞對象這一事實并不意味著 Java 應用程序按引用傳遞參數。參數可以是對象引用，而 Java 應用程序是按值傳遞對象引用的。
　　
　　
　　
　　C++ 和 Java 應用程序中的參數傳遞
　　
　　Java 應用程序中的變量可以為以下兩種類型之一：引用類型或基本類型。當作為參數傳遞給一個方法時，處理這兩種類型的方式是相同的。兩種類型都是按值傳遞的；沒有一種按引用傳遞。這是一個重要特性，正如隨后的代碼示例所示的那樣。
　　
　　
　　
　　在繼續討論之前，定義按值傳遞和按引用傳遞這兩個術語是重要的。按值傳遞意味著當將一個參數傳遞給一個函數時，函數接收的是原始值的一個副本。因此，假如函數修改了該參數，僅改變副本，而原始值保持不變。按引用傳遞意味著當將一個參數傳遞給一個函數時，函數接收的是原始值的內存地址，而不是值的副本。因此，假如函數修改了該參數，調用代碼中的原始值也隨之改變。
　　
　　
　　
　　關于 Java 應用程序中參數傳遞的某些混淆源于這樣一個事實：許多程序員都是從 C++ 編程轉向 Java 編程的。C++ 既包含非引用類型，又包含引用類型，并分別按值和按引用傳遞它們。Java 編程語言有基本類型和對象引用；因此，認為 Java 應用程序像 C++ 那樣對基本類型使用按值傳遞，而對引用使用按引用傳遞是符合邏輯的。究竟您會這么想，假如正在傳遞一個引用，則它一定是按引用傳遞的。很輕易就會相信這一點，實際上有一段時間我也相信是這樣，但這不正確。
　　
　　
　　
　　在 C++ 和 Java 應用程序中，當傳遞給函數的參數不是引用時，傳遞的都是該值的一個副本（按值傳遞）。區別在于引用。在 C++ 中當傳遞給函數的參數是引用時，您傳遞的就是這個引用，或者內存地址（按引用傳遞）。在 Java 應用程序中，當對象引用是傳遞給方法的一個參數時，您傳遞的是該引用的一個副本（按值傳遞），而不是引用本身。請注重，調用方法的對象引用和副本都指向同一個對象。這是一個重要區別。Java 應用程序在傳遞不同類型的參數時，其作法與 C++ 并無不同。Java 應用程序按值傳遞所有參數，這樣就制作所有參數的副本，而不管它們的類型。
　　
　　
　　
　　示例
　　
　　我們將使用前面的定義和討論分析一些示例。首先考慮一段 C++ 代碼。C++ 語言同時使用按值傳遞和按引用傳遞的參數傳遞機制：
　　
　　
　　
　　清單 1：C++ 示例 #include
　　
　　#include
　　
　　
　　
　　void modify(int a, int *P, int &r);
　　
　　
　　
　　int main (int argc, char** argv)
　　
　　{
　　
　　int val, ref;
　　
　　int *pint;
　　
　　
　　
　　val = 10;
　　
　　ref = 50;
　　
　　pint = (int*)malloc(sizeof(int));
　　
　　*pint = 15;
　　
　　
　　
　　printf("val is %d/n", val);
　　
　　printf("pint is %d/n", pint);
　　
　　printf("*pint is %d/n", *pint);
　　
　　printf("ref is %d/n/n", ref);
　　
　　
　　
　　printf("calling modify/n");
　　
　　//按值傳遞 val 和 pint，按引用傳遞 ref。
　　
　　modify(val, pint, ref);
　　
　　printf("returned from modify/n/n");
　　
　　
　　
　　printf("val is %d/n", val);
　　
　　printf("pint is %d/n", pint);
　　
　　printf("*pint is %d/n", *pint);
　　
　　printf("ref is %d/n", ref);
　　
　　
　　
　　return 0;
　　
　　}
　　
　　
　　
　　void modify(int a, int *p, int &r)
　　
　　{
　　
　　printf("in modify.../n");
　　
　　a = 0;
　　
　　*p = 7;
　　
　　p = 0;
　　
　　r = 0;
　　
　　printf("a is %d/n", a);
　　
　　printf("p is %d/n", p);
　　
　　printf("r is %d/n", r);
　　
　　}
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　這段代碼的輸出為：
　　
　　
　　
　　清單 2：C++ 代碼的輸出 val is 10
　　
　　pint is 4262128
　　
　　*pint is 15
　　
　　ref is 50
　　
　　
　　
　　calling modify
　　
　　in modify...
　　
　　a is 0
　　
　　p is 0
　　
　　r is 0
　　
　　returned from modify
　　
　　
　　
　　val is 10
　　
　　pint is 4262128
　　
　　*pint is 7
　　
　　ref is 0
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　這段代碼聲明了三個變量：兩個整型變量和一個指針變量。設置了每個變量的初始值并將其打印出來。同時打印出了指針值及其所指向的值。然后將所有三個變量作為參數傳遞給 modify 函數。前兩個參數是按值傳遞的，最后一個參數是按引用傳遞的。modify 函數的函數原型表明最后一個參數要作為引用傳遞。回想一下，C++ 按值傳遞所有參數，引用除外，后者是按引用傳遞的。
　　
　　
　　
　　modify 函數更改了所有三個參數的值：
　　
　　
　　
　　將第一個參數設置為 0。
　　
　　將第二個參數所指向的值設置為 7，然后將第二個參數設置為 0。
　　
　　將第三個參數設置為 0。
　　
　　
　　
　　將新值打印出來，然后函數返回。當執行返回到 main 時，再次打印出這三個參數的值以及指針所指向的值。作為第一個和第二個參數傳遞的變量不受 modify 函數的影響，因為它們是按值傳遞的。但指針所指向的值改變了。請注重，與前兩個參數不同，作為最后一個參數傳遞的變量被 modify 函數改變了，因為它是按引用傳遞的。
　　
　　
　　
　　現在考慮用 Java 語言編寫的類似代碼：
　　
　　
　　
　　清單 3：Java 應用程序 class Test
　　
　　{
　　
　　public static void main(String args[])
　　
　　{
　　
　　int val;
　　
　　StringBuffer sb1, sb2;
　　
　　
　　
　　val = 10;
　　
　　sb1 = new StringBuffer("apples");
　　
　　sb2 = new StringBuffer("pears");
　　
　　System.out.println("val is " + val);
　　
　　System.out.println("sb1 is " + sb1);
　　
　　System.out.println("sb2 is " + sb2);
　　
　　System.out.println("");
　　
　　
　　
　　System.out.println("calling modify");
　　
　　//按值傳遞所有參數
　　
　　modify(val, sb1, sb2);
　　
　　System.out.println("returned from modify");
　　
　　System.out.println("");
　　
　　
　　
　　System.out.println("val is " + val);
　　
　　System.out.println("sb1 is " + sb1);
　　
　　System.out.println("sb2 is " + sb2);
　　
　　}
　　
　　
　　
　　public static void modify(int a, StringBuffer r1,
　　
　　StringBuffer r2)
　　
　　{
　　
　　System.out.println("in modify...");
　　
　　a = 0;
　　
　　r1 = null; //1
　　
　　r2.append(" taste good");
　　
　　System.out.println("a is " + a);
　　
　　System.out.println("r1 is " + r1);
　　
　　System.out.println("r2 is " + r2);
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　這段代碼的輸出為：
　　
　　
　　
　　清單 4：Java 應用程序的輸出 val is 10
　　
　　sb1 is apples
　　
　　sb2 is pears
　　
　　
　　
　　calling modify
　　
　　in modify...
　　
　　a is 0
　　
　　r1 is null
　　
　　r2 is pears taste good
　　
　　returned from modify
　　
　　
　　
　　val is 10
　　
　　sb1 is apples
　　
　　sb2 is pears taste good

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