C#中的'out'或'ref'参数何时实际返回给调用者？

Question

当我给一个 out 或 ref 参数分配一个值时，该值是否立即被分配给调用方提供的引用，还是在方法返回时将out和ref参数值分配给引用？如果方法抛出异常，值会被返回吗？

例如：

int callerOutValue = 1;
int callerRefValue = 1;
MyMethod(123456, out callerOutValue, ref callerRefValue);

bool MyMethod(int inValue, out int outValue, ref int refValue)
{
    outValue = 2;
    refValue = 2;

    throw new ArgumentException();

    // Is callerOutValue 1 or 2?
    // Is callerRefValue 1 or 2?
}

- Zach Johnson

Answer 1

ref和out参数允许方法使用调用者传入的实际引用，因此对这些引用的所有更改在控制返回给调用者时立即反映。

这意味着在您上面的示例中（如果您当然要捕获ArgumentException），outValue和refValue都将设置为2。

还需要注意的是，在IL级别上，out和ref是相同的概念 - 只有C#编译器强制要求out的额外规则，要求方法在返回之前设置其值。 因此，从CLR的角度来看，outValue和refValue具有相同的语义，并且以相同的方式处理。

- Andrew Hare

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嗯...这不是我预期的结果，但测试证实了它！+1。 - Michael Bray

我记得微调一个接收 out 参数的方法。该方法在非常紧密的循环中被调用，我想消除每次调用时所需的初始化，因为参数没有改变，所以我将其改为使用 ref 参数，但它的性能明显变差了。有人能解释一下这是为什么吗？还是这只是个偶然事件？ - JulianR

Julian：当您使用 out 参数时，编译器（和 IL）不会提前初始化变量 - 只需使用它即可。而对于 ref，则必须在调用之前初始化参数。这会增加指令。 - Reed Copsey

我同意。但情况是这样的，我最终以每秒数百万次调用带有 out 参数的方法结束，而在该方法中，我每次都初始化该变量（由于它是一个 out 参数，所以被迫这样做），因此我想我可以通过使用 ref 并仅初始化一次变量来优化它，而不是数百万次，因为它没有改变（只是用它来避免复制大struct），但速度却更慢了。 - JulianR

Answer 2

安德鲁是正确的；我只会增加一些额外的细节。

首先，正确的理解out/ref参数的方式是它们是变量的别名。也就是说，当你有一个方法M(ref int q)并调用它M(ref x)时，q和x是完全相同的变量的两个不同名称。变量是存储位置；当你将一些东西存储在q中时，因为它们是相同位置的两个不同名称，所以你也将其存储在x中。

其次，你描述的替代方案称为“复制引用”。在这个模式下，有两个存储位置，并且一个在函数调用开始时被复制到另一个中，在完成时再被复制回来。正如你所指出的那样，当抛出异常时，复制引用的语义与别名引用的语义不同。

它们在奇怪的情况下也是不同的，比如这种情况：

void M(ref int q, ref int r)
{  
  q = 10;
  r = 20;
  print (q);
}

...

M(ref x, ref x);

在别名情况下，x、q和r都是相同的存储位置，因此输出20。在复制-输入-复制-输出引用中，这将打印10，并且x的最终值取决于复制输出是从左到右还是从右到左进行。最后，如果我记得正确，实现表达式树时存在一些罕见而奇怪的场景，我们实际上对ref参数实现了复制-输入-复制-输出语义。我应该审查一下那段代码，看看是否能记起那些具体情况。

- Eric Lippert