C#语法糖 聊聊 ref,in 修饰符底层玩法

自从 C# 7.3 放开 ref 之后，这玩法就太花哨了，也让 C# 这门语言变得越来越多范式，越来越重，这篇我们就来聊聊 ref，本质上来说 ref 的放开就是把 C/C++ 指针的那一套又拿回来了，而且还封装成一套自己的玩法，下面一一解读下。

一：方法参数上的 ref

我想设计者的初心把 ref 的功能限制的死死的，可能也考虑到 C# 是一门面向业务开发的语言，讲究的是做项目快狠准，性能反而不是第一要素，这个时候的 ref 很简单，看一下代码：

    class Program
    {
        static void MAIn(string[] args)
        {
            long price = 0;

            GetPrice(ref price);

            Console.WriteLine($"output: price={price}");
        }

        public static void GetPrice(ref long price)
        {
            price = 10;
        }
    }

output: price=10

我相信很有朋友都知道，方法参数中的 ref long price  拿的是栈地址，对栈地址上的值进行修改，自然就修改了指向这些地址上的变量，和引用类型原理一致，接下来我们从汇编角度去验证，在 Price 方法上下一个断点。

D:.NET5ConsoleApp4ConsoleApp3Program.cs @ 16:
026b048e 8d4dec          lea     ecx,[ebp-14h]
026b0491 ff15a0ebc800    call    dword ptr ds:[0C8EBA0h] (ConsoleApp3.Program.GetPrice(Int64 ByRef), mdToken: 06000002)
026b0497 90              nop
0:000> bp 026b0491
0:000> g
Breakpoint 1 hit
ChangeEngineState
eax=00000000 ebx=0057f354 ecx=0057f2d4 edx=783aaa50 esi=02979e7c edi=0057f2dc
eip=026b0491 esp=0057f2c4 ebp=0057f2e8 iopl=0         nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00000246
026b0491 ff15a0ebc800    call    dword ptr ds:[0C8EBA0h] ds:002b:00c8eba0=00c2be10

从汇编的 lea ecx,[ebp-14h] 就能看到，将 ebp-14 这个单元的内存地址给了 ecx，这个 ecx 也就是作为参数传递给了 Price 方法，后续的赋值将会影响这个栈位置 上的内容。

2. 方法返回值上的 ref

这就有意思了，进入的时候传地址，回来的时候也想传地址，很显然方法线程栈上的 值类型 是传不出去的，毕竟方法返回后，esp,ebp 所控制的方法栈帧空间是要销毁的，所以只能是堆上对象才能实现。

为了方便理解，看如下代码：

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ref long price = ref GetCurrentPrice();

            price = 12;

            Console.WriteLine($"output: price={price}");
        }

        public static ref long GetCurrentPrice()
        {
            long[] nums = { 10, 20, 30 };

            return ref nums[1];
        }
    }

output: price=12

可以看到当前的 price=12,同时 nums 这个数组也被修改了，可以用 windbg 验证一下。

0:000> !dumpheap  -type System.Int64[] 
 Address       MT     Size
027ca7b0 04c39d00       36     

Statistics:
      MT    Count    TotalSize Class Name
04c39d00        1           36 System.Int64[]
Total 1 objects
0:000> dq 027ca7b0 L4
027ca7b0  00000003`04c39d00 00000000`0000000a
027ca7c0  00000000`0000000c 00000000`0000001e

可以看到上面的 000000000000000c 被修改成 price=12 ，这时候有人就不爽了，我不希望外面的代码能修改 price 内容，那怎么办呢？还得在 ref 后面加上 readonly ，改造后如下：

到此时写法就有点疯狂了，对 C# 开发者来说很难理解，对熟悉 C/C++ 指针的朋友来说又很不习惯，太纠结了，下面是一段翻译过来的 C/C++指针代码 。

const long long* getcurrentprice();

int main()
{
 int i = 0;

 const long long* price = getcurrentprice();

 price = 12;

 printf("num=%d, price=%d n", i, *price);

}

const long long* getcurrentprice() {

 long long* num = new long long[3]{ 10,20,30 };
 return num + 1;
}

说实话，这代码看起来就清爽多了。

2. 对 ref 变量的 in 操作

这又是一套 C/C++ 的玩法，有时候不希望某一个方法对 ref 变量进行修改，注意：是不希望某一个方法进行修改，其他方法是可以的，那这个怎么实现呢？这就需要在入参上加 in 前缀，把代码修改一下。

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ref long price = ref GetCurrentPrice();

            ModifyPrice(in price);

            Console.WriteLine($"output: price={price}");
        }

        public static ref long GetCurrentPrice()
        {
            long[] nums = { 10, 20, 30 };

            return ref nums[1];
        }

        public static void ModifyPrice(in long price)
        {
            price = 12;
            Console.WriteLine(price);
        }
    }

可以看到，这时候报错了，如果换成 C++ 就很简单了，只需要在参数上把 in 改成 const 即可。

void modifyprice(const long long* price) {
 *price = 12;
 printf("%d", *price);
}

总的来说，ref 这一套玩法太另类了