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Java 应用程序中的按值传递语义


  几个月前,developerWorks 发布了我的书 Practical Java 中的一些节选,该书是由 Addison-Wesley 出版的。首先我将利用 developerWorks 上的此栏目回答读者提出的一些问题,然后对有关这些节选的各种评论作一答复。
  
  
  
  节选理解参数是按值而不是按引用传递的说明 Java 应用程序有且仅有的一种参数传递机制,即按值传递。写它是为了揭穿普遍存在的一种神话,即认为 Java 应用程序按引用传递参数,以避免因依赖“按引用传递”这一行为而导致的常见编程错误。
  
  
  
  对此节选的某些反馈意见认为,我把这一问题搞糊涂了,或者将它完全搞错了。许多不同意我的读者用 C++ 语言作为例子。因此,在此栏目中我将使用 C++ 和 Java 应用程序进一步阐明一些事实。
  
  
  
  要点
  
  读完所有的评论以后,问题终于明白了,至少在一个主要问题上产生了混淆。某些评论认为我的节选是错的,因为对象是按引用传递的。对象确实是按引用传递的;节选与这没有冲突。节选中说所有参数都是按值 -- 另一个参数 -- 传递的。下面的说法是正确的:在 Java 应用程序中永远不会传递对象,而只传递对象引用。因此是按引用传递对象。但重要的是要区分参数是如何传递的,这才是该节选的意图。Java 应用程序按引用传递对象这一事实并不意味着 Java 应用程序按引用传递参数。参数可以是对象引用,而 Java 应用程序是按值传递对象引用的。
  
  
  
  C++ 和 Java 应用程序中的参数传递
  
  Java 应用程序中的变量可以为以下两种类型之一:引用类型或基本类型。当作为参数传递给一个方法时,处理这两种类型的方式是相同的。两种类型都是按值传递的;没有一种按引用传递。这是一个重要特性,正如随后的代码示例所示的那样。
  
  
  
  在继续讨论之前,定义按值传递和按引用传递这两个术语是重要的。按值传递意味着当将一个参数传递给一个函数时,函数接收的是原始值的一个副本。因此,如果函数修改了该参数,仅改变副本,而原始值保持不变。按引用传递意味着当将一个参数传递给一个函数时,函数接收的是原始值的内存地址,而不是值的副本。因此,如果函数修改了该参数,调用代码中的原始值也随之改变。
  
  
  
  关于 Java 应用程序中参数传递的某些混淆源于这样一个事实:许多程序员都是从 C++ 编程转向 Java 编程的。C++ 既包含非引用类型,又包含引用类型,并分别按值和按引用传递它们。Java 编程语言有基本类型和对象引用;因此,认为 Java 应用程序像 C++ 那样对基本类型使用按值传递,而对引用使用按引用传递是符合逻辑的。毕竟您会这么想,如果正在传递一个引用,则它一定是按引用传递的。很容易就会相信这一点,实际上有一段时间我也相信是这样,但这不正确。
  
  
  
  在 C++ 和 Java 应用程序中,当传递给函数的参数不是引用时,传递的都是该值的一个副本(按值传递)。区别在于引用。在 C++ 中当传递给函数的参数是引用时,您传递的就是这个引用,或者内存地址(按引用传递)。在 Java 应用程序中,当对象引用是传递给方法的一个参数时,您传递的是该引用的一个副本(按值传递),而不是引用本身。请注意,调用方法的对象引用和副本都指向同一个对象。这是一个重要区别。Java 应用程序在传递不同类型的参数时,其作法与 C++ 并无不同。Java 应用程序按值传递所有参数,这样就制作所有参数的副本,而不管它们的类型。
  
  
  
  示例
  
  我们将使用前面的定义和讨论分析一些示例。首先考虑一段 C++ 代码。C++ 语言同时使用按值传递和按引用传递的参数传递机制:
  
  
  
  清单 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");
  
  //按值传递 val 和 pint,按引用传递 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);
  
  }
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  这段代码的输出为:
  
  
  
  清单 2:C++ 代码的输出 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
  
  
  
  
  
  
  
  这段代码声明了三个变量:两个整型变量和一个指针变量。设置了每个变量的初始值并将其打印出来。同时打印出了指针值及其所指向的值。然后将所有三个变量作为参数传递给 modify 函数。前两个参数是按值传递的,最后一个参数是按引用传递的。modify 函数的函数原型表明最后一个参数要作为引用传递。回想一下,C++ 按值传递所有参数,引用除外,后者是按引用传递的。
  
  
  
  modify 函数更改了所有三个参数的值:
  
  
  
  将第一个参数设置为 0。
  
  将第二个参数所指向的值设置为 7,然后将第二个参数设置为 0。
  
  将第三个参数设置为 0。
  
  
  
  将新值打印出来,然后函数返回。当执行返回到 main 时,再次打印出这三个参数的值以及指针所指向的值。作为第一个和第二个参数传递的变量不受 modify 函数的影响,因为它们是按值传递的。但指针所指向的值改变了。请注意,与前两个参数不同,作为最后一个参数传递的变量被 modify 函数改变了,因为它是按引用传递的。
  
  
  
  现在考虑用 Java 语言编写的类似代码:
  
  
  
  清单 3:Java 应用程序 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");
  
  //按值传递所有参数
  
  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);
  
  }
  
  }
  
  
  
  
  
  
  
  这段代码的输出为:
  
  
  
  清单 4:Java 应用程序的输出 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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