C# ref返回值两种接收方式的差异及底层原理疑问

示例代码 #

FindAuthor方法 #

public ref string FindAuthor(int number, string[] names)
{
    if (names.Length > 0)
        return ref names[number];   
    throw new IndexOutOfRangeException($"{nameof(number)} not found.");
}

主方法调用 #

//main method
string[] authors = { "Mahesh Chand", "Mike Gold", "Dave McCarter", 
                "Allen O'neill", "Raj Kumar" };

//first variation
string author4 = new Program().FindAuthor(3, authors);
Console.WriteLine("Original author:{0}", author4);
author4 = "Chris Sells";
Console.WriteLine("Replaced author:{0}", authors[3]);

//secondvariation
ref string author4 = ref new Program().FindAuthor(3, authors);
Console.WriteLine("Original author:{0}", author4);
author4 = "Chris Sells";
Console.WriteLine("Replaced author:{0}", authors[3]);

问题核心 #

FindAuthor方法始终以ref方式返回值，但用普通string author4接收并修改时，原数组无变化；用ref string author4接收修改时，数组会同步改变。为何会有这种差异？

底层运行机制解析 #

• ref返回值的本质：ref返回的不是变量的值，而是变量在内存中的地址引用。数组元素在内存中连续存储，names[number]指向的是数组对应索引位置的内存地址。

• 普通接收方式的行为：当用普通字符串变量接收ref返回值时，C#会自动解引用该内存地址，把地址里存储的字符串引用拷贝到author4自己的内存空间。此时author4和数组元素是两个独立变量，修改author4只是让它指向新的字符串对象，完全不会影响原数组元素的内存内容。

• ref接收方式的行为：用ref关键字接收时，author4直接绑定到原数组元素的内存地址，相当于原元素的"别名"。对author4的赋值操作，本质是直接修改该内存地址里存储的字符串引用，因此会同步改变原数组。

• 字符串类型的补充说明：虽然字符串是引用类型，但这里的核心差异不在字符串本身——哪怕是值类型数组（比如int[]），普通接收和ref接收也会产生同样的结果：普通接收拷贝值，ref接收绑定内存地址，修改会影响原数组。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Eric Movsessian