方法參數

文章
05/25/2024

根據預設，C# 中的引數會以藉傳值方式傳遞至函式。這表示變數的複本會傳遞至方法。針對值 (struct) 型別，會將值的複本傳遞至方法。針對參考 (class) 型別，會將參考的複本傳遞至方法。參數修飾元可讓您以藉傳址方式傳遞引數。下列概念可協助您了解這些區別，以及如何使用參數修飾元：

「依值傳遞」表示將變數複本傳遞至方法。
「依參考傳遞」表示將變數存取傳遞至方法。
「參考型別」的變數包含其資料的參考。
「實值型別」的變數直接包含其值。

因為結構是實值型別，所以當您以藉傳值方式傳遞結構給方法時，方法會收到結構引數的複本並在其上運作。方法無法存取呼叫方法中的原始 struct，因此無法以任何方式變更它。方法只能變更複本。

類別執行個體是參考型別，不是實值型別。當以傳值方式傳遞參考型別給方法時，方法會收到 class 執行個體的參考複本。這兩個變數都參考相同的物件。參數是參考的複本。被呼叫的方法無法重新指派呼叫方法中的執行個體。不過，被呼叫的方法可以使用參考的複本來存取執行個體成員。如果被呼叫的方法變更執行個體成員，呼叫方法也會看到那些變更，因為它參考相同的執行個體。

下例的輸出會說明其間的差異。因為方法使用參數中的位址來尋找指定的類別執行個體欄位，所以方法 willIChange 會變更 ClassTaker 欄位的值。因為引數值是結構本身的複本，不是其位址的複本，所以呼叫方法中之結構的 StructTaker 欄位不會從呼叫 willIChange 變更。 StructTaker 變更複本，而複本在完成對 StructTaker 的呼叫時遺失。

class TheClass
{
    public string? willIChange;
}

struct TheStruct
{
    public string willIChange;
}

class TestClassAndStruct
{
    static void ClassTaker(TheClass c)
    {
        c.willIChange = "Changed";
    }

    static void StructTaker(TheStruct s)
    {
        s.willIChange = "Changed";
    }

    public static void Main()
    {
        TheClass testClass = new TheClass();
        TheStruct testStruct = new TheStruct();

        testClass.willIChange = "Not Changed";
        testStruct.willIChange = "Not Changed";

        ClassTaker(testClass);
        StructTaker(testStruct);

        Console.WriteLine("Class field = {0}", testClass.willIChange);
        Console.WriteLine("Struct field = {0}", testStruct.willIChange);
    }
}
/* Output:
    Class field = Changed
    Struct field = Not Changed
*/

參數型別和引數模式的組合

引數的傳遞方式，及引數為參考型別或實值型別，均控制呼叫者可以看到對引數進行了哪些修改：

當您「依值」傳遞「實值」型別時：
- 如果方法指派參數以參考不同的物件，則呼叫者「看不到」這些變更。
- 如果方法修改參數所參考的物件狀態，則呼叫者「看不到」這些變更。
當您「依值」傳遞「參考」型別時：
- 如果方法指派參數以參考不同的物件，則呼叫者「看不到」這些變更。
- 如果方法修改參數所參考的物件狀態，則呼叫者「看得到」這些變更。
當您「依參考」傳遞「實值」型別時：
- 如果方法指派參數來參考使用 ref =的不同物件，則呼叫端看不到這些變更。
- 如果方法修改參數所參考的物件狀態，則呼叫者「看得到」這些變更。
當您「依參考」傳遞「參考」型別時：
- 如果方法指派參數以參考不同的物件，則呼叫者「看得到」這些變更。
- 如果方法修改參數所參考的物件狀態，則呼叫者「看得到」這些變更。

以傳參考方式傳遞參考型別，可讓已呼叫方法取代參考參數在呼叫者中所參考的物件。物件的儲存位置會以參考參數值的方式，傳遞至方法。如果您變更參數儲存位置中的值 (指向新的物件)，則也會變更呼叫端所參考的儲存位置。下列範例會以 ref 參數，傳遞參考類型的執行個體。

class Product
{
    public Product(string name, int newID)
    {
        ItemName = name;
        ItemID = newID;
    }

    public string ItemName { get; set; }
    public int ItemID { get; set; }
}

private static void ChangeByReference(ref Product itemRef)
{
    // Change the address that is stored in the itemRef parameter.
    itemRef = new Product("Stapler", 12345);
}

private static void ModifyProductsByReference()
{
    // Declare an instance of Product and display its initial values.
    Product item = new Product("Fasteners", 54321);
    System.Console.WriteLine("Original values in Main.  Name: {0}, ID: {1}\n",
        item.ItemName, item.ItemID);

    // Pass the product instance to ChangeByReference.
    ChangeByReference(ref item);
    System.Console.WriteLine("Calling method.  Name: {0}, ID: {1}\n",
        item.ItemName, item.ItemID);
}

// This method displays the following output:
// Original values in Main.  Name: Fasteners, ID: 54321
// Calling method.  Name: Stapler, ID: 12345

參考和值的安全內容

方法可以將參數的值儲存在欄位中。當以藉傳值方式傳遞時，通常都很安全。值會經過複製，而且參考型別儲存在欄位中，因此可以取得。若要安全地依參考傳遞參數，編譯器則需要定義何時可以安全地將參考指派給新的變數。針對每個運算式，編譯器會定義將存取權限制於運算式或變數的「安全內容」。編譯器使用兩個範圍：safe-context 與 ref-safe-context。

safe-context 會定義可安全存取任何運算式的範圍。
ref-safe-context 會定義可安全存取或修改任何運算式「參考」的範圍。

您可以非正式地將這些範圍視為一種機制，可確保您的程式碼永遠不會存取或修改不再有效的參考。只要參考的是有效物件或結構，該參考就有效。 safe-context 會定義變數何時可以指派或重新指派。 ref-safe-context 會定義變數何時可以「指派參考」或「重新指派參考」。指派會將變數指派給新值；「指派參考」會指派變數，以「參考」不同的儲存位置。

傳址參數

您可以將下列其中一個修飾元套用至參數宣告，以藉傳址方式傳遞引數，而不是以藉傳值方式傳遞：

ref：在呼叫方法之前，必須先初始化引數。方法可以將新值指派給參數，但這並非必要。
out：發出呼叫的方法在呼叫方法之前不需要先初始化引數。方法必須將值指派給參數。
ref readonly：在呼叫方法之前，必須先初始化引數。方法無法將新的值指派給參數。
in：在呼叫方法之前，必須先初始化引數。方法無法將新的值指派給參數。編譯器可能會建立暫存變數，以將引數的複本保存至 in 參數。

類別的成員的簽章，不能只有在 ref、ref readonly、in 或 out 部分不同。如果型別的兩個成員之間，唯一的區別在於其中一個有 ref 參數，而另一個有 out、ref readonly 或 in 參數，則會發生編譯器錯誤。但如果一種方法有 ref、ref readonly、in 或 out 參數，而另一種方法有以藉傳值方式傳遞的參數，則可以對方法進行多載，如下列範例所示。在其他需要簽章比對的情況 (例如隱藏或覆寫) 中，in、ref、ref readonly 與 out 是簽章的一部分，但彼此不相符。

當參數具有上述其中一個修飾元時，對應的引數可以有相容的修飾元：

參數的 ref 引數必須包含 ref 修飾元。
參數的 out 引數必須包含 out 修飾元。
參數的 in 引數可以選擇性地包含 in 修飾元。若 ref 修飾元改為使用在引數上，編譯器會發出警告。
參數的 ref readonly 引數應該包含 in 或 ref 修飾元，但不能同時包含兩者。若未包含任一修飾元，編譯器會發出警告。

當您使用這些修飾元時，其會描述如何使用引數：

ref 表示方法可以讀取或寫入引數的值。
out 表示方法會設定引數的值。
ref readonly 表示方法會讀取引數的值，但無法寫入引數的值。引數「應該」以藉傳址方式傳遞。
in 表示方法會讀取引數的值，但無法寫入引數的值。引數會以藉傳址方式傳遞，或透過暫存變數傳遞。

您無法在下列方法類型中使用先前的參數修飾元：

使用 async 修飾詞定義的 async 方法。
iterator 方法，其包括 yield return 或 yield break 陳述式。

擴充方法也具有使用這些引數關鍵字的限制：

擴充方法的第一個引數上不能使用 out 關鍵字。
當引數不是 struct，或不限制為結構的泛型型別時，擴充方法的第一個引數上不能使用 ref 關鍵字。
除非第一個引數是 struct，否則無法使用 ref readonly 與 in 關鍵字。
任何泛型型別上都不能使用 ref readonly 與 in 關鍵字，即使限制為結構時也一樣。

屬性不是變數。它們是方法。屬性不能是 ref 參數的引數。

`ref` 參數修飾元

若要使用 ref 參數，方法定義和呼叫方法都必須明確使用 ref 關鍵字，如下列範例所示。 (除了在進行 COM 呼叫時呼叫方法可以省略 ref。)

void Method(ref int refArgument)
{
    refArgument = refArgument + 44;
}

int number = 1;
Method(ref number);
Console.WriteLine(number);
// Output: 45

傳遞至 ref 參數的引數，在傳遞之前必須先初始化。

`out` 參數修飾元

若要使用 out 參數，方法定義和呼叫方法都必須明確地使用 out 關鍵字。例如：

int initializeInMethod;
OutArgExample(out initializeInMethod);
Console.WriteLine(initializeInMethod);     // value is now 44

void OutArgExample(out int number)
{
    number = 44;
}

當作 out 引數傳遞的變數不必先初始化，就能在方法呼叫中傳遞。不過，需要先指派值給被呼叫的方法，方法才能傳回。

解構方法 (部分機器翻譯) 會使用 out 修飾元宣告其參數，以傳回多個值。其他方法可以針對多個傳回值傳回值元組。

您必須先在其他陳述式中宣告變數，再將它以 out 引數形式傳遞。您也可以在方法呼叫的引數清單中宣告 out 變數，而不在其他變數宣告中進行。 out 變數宣告會產生更精簡、更容易閱讀的程式碼，也可避免不小心在方法呼叫前先將值指派給變數。下列範例會在對 Int32.TryParse 方法的呼叫中定義 number 變數。

string numberAsString = "1640";

if (Int32.TryParse(numberAsString, out int number))
    Console.WriteLine($"Converted '{numberAsString}' to {number}");
else
    Console.WriteLine($"Unable to convert '{numberAsString}'");
// The example displays the following output:
//       Converted '1640' to 1640

您可以宣告隱含型別區域變數。

`ref readonly` 修飾元

ref readonly 修飾元必須存在於方法宣告中。呼叫位置的修飾元是選擇性的。可以使用 in 或 ref 修飾元。 ref readonly 修飾元在呼叫位置無效。您在呼叫網站使用的修飾元可協助描述引數的特性。只有當引數是變數且可寫入時，您才能使用 ref。只有當引數是變數時，您才能使用 in。它可能是可寫入或唯讀的。若引數不是變數，但為運算式，則無法新增任一修飾元。下列範例顯示這些情況。下列方法會使用 ref readonly 修飾元來指出基於效能考慮，應該以藉傳址方式傳遞大型結構：

public static void ForceByRef(ref readonly OptionStruct thing)
{
    // elided
}

您可以使用 ref 或 in 修飾元來呼叫方法。若省略修飾元，編譯器會發出警告。當引數是運算式而非變數時，您無法新增 in 或 ref 修飾元，因此您應該隱藏警告：

ForceByRef(in options);
ForceByRef(ref options);
ForceByRef(options); // Warning! variable should be passed with `ref` or `in`
ForceByRef(new OptionStruct()); // Warning, but an expression, so no variable to reference

若變數是 readonly 變數，您必須使用 in 修飾元。若改為使用 ref 修飾元，編譯器會發出錯誤。

ref readonly 修飾元指出方法預期引數為變數，而不是非變數的運算式。非變數的運算式範例包括常數、方法傳回值與屬性。如果引數不是變數，編譯器會發出警告。

`in` 參數修飾元

方法宣告中需要 in 修飾元，但在呼叫位置則不需要。

int readonlyArgument = 44;
InArgExample(readonlyArgument);
Console.WriteLine(readonlyArgument);     // value is still 44

void InArgExample(in int number)
{
    // Uncomment the following line to see error CS8331
    //number = 19;
}

in 修飾元可讓編譯器建立引數的暫存變數，並將唯讀參考傳遞至該引數。編譯器一律會在引數必須轉換時、有來自引數型別的隱含轉換時，或引數值不是變數時，建立暫存變數。例如，當引數是常值，或從屬性存取子傳回的值時。當您的 API 要求以藉傳址方式傳遞引數時，請選擇 ref readonly 修飾元，而不是 in 修飾元。

使用 in 參數定義的方法可能會提升效能最佳化。某些 struct 型別引數可能大小很大，在緊密迴圈或關鍵程式碼路徑中呼叫方法時，複製那些結構的成本便很重要。方法會宣告 in 參數，以指定能以藉傳址方式安全地傳遞引數，因為被呼叫的方法不會修改該引數的狀態。以傳址方式傳遞那些引數，可避免 (可能) 相當耗費資源的複製。在呼叫位置明確地新增 in 修飾詞，可以確保引數是以傳址方式傳遞，而非以傳值方式傳遞。明確地使用 in 有下列兩個效果：

在呼叫位置指定 in 會強制編譯器選取定義了符合之 in 參數的方法。否則，當兩個方法的差異只在於 in 是否存在時，傳值方式的多載是較佳的相符項目。
透過指定 in，可宣告以藉傳址方式傳遞引數的意圖。搭配 in 使用的引數必須代表可以直接參考的位置。 out 與 ref 引數的相同一般規則同樣適用：您無法使用常數、一般屬性或其他會產生值的運算式。否則，在呼叫位置省略 in 會通知編譯器，可以建立暫存變數，藉唯讀傳址方式傳遞給方法。編譯器會建立暫存變數，以克服 in 引數的幾項限制：
- 暫存變數允許編譯時期常數作為 in 參數。
- 暫存變數允許屬性或其他運算式作為 in 參數。
- 暫存變數允許隱含從引數型別轉換成參數型別的引數。

在所有先前的情況下，編譯器會建立暫存變數，儲存常數、屬性或其他運算式的值。

下列程式碼說明這些規則：

static void Method(in int argument)
{
    // implementation removed
}

Method(5); // OK, temporary variable created.
Method(5L); // CS1503: no implicit conversion from long to int
short s = 0;
Method(s); // OK, temporary int created with the value 0
Method(in s); // CS1503: cannot convert from in short to in int
int i = 42;
Method(i); // passed by readonly reference
Method(in i); // passed by readonly reference, explicitly using `in`

現在，假設可以使用另一個使用傳值引數的方法。結果的變更如下列程式碼所示：

static void Method(int argument)
{
    // implementation removed
}

static void Method(in int argument)
{
    // implementation removed
}

Method(5); // Calls overload passed by value
Method(5L); // CS1503: no implicit conversion from long to int
short s = 0;
Method(s); // Calls overload passed by value.
Method(in s); // CS1503: cannot convert from in short to in int
int i = 42;
Method(i); // Calls overload passed by value
Method(in i); // passed by readonly reference, explicitly using `in`

以傳址方式傳遞引數的唯一方法呼叫，是最終的方法呼叫。

注意

為簡單起見，上述程式碼使用 int 作為引數型別。因為 int 在大多數新型電腦中，不會比參考大，所以將單一 int 以唯讀傳址方式傳遞並沒有好處。

`params` 修飾元

在方法宣告中，params 關鍵字後面不允許任何其他參數，而且方法宣告中只允許一個 params 關鍵字。

params 參數的宣告類型必須是集合類型。辨識的集合類型包括：

單一維度陣列類型 T[]，在此案例中，元素類型為 T。
範圍類型：
- System.Span<T>
- System.ReadOnlySpan<T>
  在這裡，元素類型為 T。
具有可存取之建立方法的類型，具有對應的元素類型。會使用於集合運算式所用的相同屬性來識別建立方法。
實作 System.Collections.Generic.IEnumerable<T> 的結構或類別類型，其中：
- 此類型擁有的建構函式，可在不使用引數的情況下叫用，而且建構函式至少會像宣告成員一樣是可存取的。
- 此類型具有執行個體 (而非擴充功能) 方法 Add，其中：
  - 可以使用單一值引數來叫用此方法。
  - 如果是泛型方法，則可以從引數推斷型別引數。
  - 此方法至少會像宣告成員一樣是可存取的。在這裡，元素類型是類型的反覆項目類型。
介面類型：
- System.Collections.Generic.IEnumerable<T>
- System.Collections.Generic.IReadOnlyCollection<T>
- System.Collections.Generic.IReadOnlyList<T>
- System.Collections.Generic.ICollection<T>
- System.Collections.Generic.IList<T>在這裡，元素類型為 T。

在 C# 13 之前，參數必須是單一維度陣列。

當您使用 params 參數呼叫方法時，可以傳入：

陣列元素型別引數的逗號分隔清單。
指定之類型的引數集合。
無引數。如果不傳送任何引數，params 清單的長度為零。

下例示範將引數傳送至 params 參數的各種方式。

public static void ParamsModifierExample(params int[] list)
{
    for (int i = 0; i < list.Length; i++)
    {
        System.Console.Write(list[i] + " ");
    }
    System.Console.WriteLine();
}

public static void ParamsModifierObjectExample(params object[] list)
{
    for (int i = 0; i < list.Length; i++)
    {
        System.Console.Write(list[i] + " ");
    }
    System.Console.WriteLine();
}

public static void TryParamsCalls()
{
    // You can send a comma-separated list of arguments of the
    // specified type.
    ParamsModifierExample(1, 2, 3, 4);
    ParamsModifierObjectExample(1, 'a', "test");

    // A params parameter accepts zero or more arguments.
    // The following calling statement displays only a blank line.
    ParamsModifierObjectExample();

    // An array argument can be passed, as long as the array
    // type matches the parameter type of the method being called.
    int[] myIntArray = { 5, 6, 7, 8, 9 };
    ParamsModifierExample(myIntArray);

    object[] myObjArray = { 2, 'b', "test", "again" };
    ParamsModifierObjectExample(myObjArray);

    // The following call causes a compiler error because the object
    // array cannot be converted into an integer array.
    //ParamsModifierExample(myObjArray);

    // The following call does not cause an error, but the entire
    // integer array becomes the first element of the params array.
    ParamsModifierObjectExample(myIntArray);
}
/*
Output:
    1 2 3 4
    1 a test

    5 6 7 8 9
    2 b test again
    System.Int32[]
*/

C# 語言規格中的引數清單。語言規格是 C# 語法及用法的限定來源。

分享方式：

方法參數

參數型別和引數模式的組合

參考和值的安全內容

傳址參數

`ref` 參數修飾元

`out` 參數修飾元

`ref readonly` 修飾元

`in` 參數修飾元

`params` 修飾元

更多資源

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方法參數

參數型別和引數模式的組合

參考和值的安全內容

傳址參數

ref 參數修飾元

out 參數修飾元

ref readonly 修飾元

in 參數修飾元

params 修飾元

更多資源

`ref` 參數修飾元

`out` 參數修飾元

`ref readonly` 修飾元

`in` 參數修飾元

`params` 修飾元