在递归调用中作为参数传递时数组的行为

Question

我以为我理解了 Java 中按值传递和引用的概念。但我刚刚发现我没有。

以下是递归调用的两个方法。在第一种方法中，我在递归调用中从上到下传递一个数组。当条件满足时，它打印数组然后返回。当递归调用返回时，添加到数组中的元素会随着每个级别的返回而被删除。

但如果我使用ArrayList，添加到列表中的元素是永久性的，即使在所有递归调用返回之后也是如此。

我假设在这两种情况下，我都通过引用（引用的副本）传递数组和Arraylist，并且我直接修改了数组。因此，无论我在数组中进行什么更改，它不应该在方法返回后保留吗？请提出建议，我哪里弄错了。

我没有添加print()，我猜从输出中可以看出。

static void recurse(int[] list, int num) {
    if(num == 5) {  // print if condition is true
        print("Reached num = 5", list, num); 
        return;
    }
    list[num] = num;
    recurse(list,num+1);
    print("After recursive call returns ", list, num);// check elements in array
}

static void recurse(ArrayList<Integer> list, int num) {
    if(num == 5) {  // print if condition is true
        print("Reached num = 5", list); 
        return;
    }       
    list.add(num);
    recurse(list,num+1);
    print("After recursive call returns ", list); // check element of Arraylist
}
private static void print(String msg, ArrayList<Integer> list) {
    System.out.println(msg);
    System.out.println(list);       
}
private static void print(String msg, int[] list, int index) {
    System.out.println(msg);
    for(int i = 0 ; i < index; ++i)
        System.out.printf("%d ", list[i]);
    System.out.println();       
}

public static void main(String[] args) {
    ArrayList<Integer> arr1 = new ArrayList<>();
    recurse(arr1,0);
    int[] arr2 = new int[12];
    recurse(arr2,0);
}

第一个输出

Reached num = 5
0 1 2 3 4 
After recursive call returns 
0 1 2 3 
After recursive call returns 
0 1 2 
After recursive call returns 
0 1 
After recursive call returns 
0 
After recursive call returns

第二个输出

Reached num = 5
[0, 1, 2, 3, 4]
After recursive call returns 
[0, 1, 2, 3, 4]
After recursive call returns 
[0, 1, 2, 3, 4]
After recursive call returns 
[0, 1, 2, 3, 4]
After recursive call returns 
[0, 1, 2, 3, 4]
After recursive call returns 
[0, 1, 2, 3, 4]

Answer 1

Java 仅使用按值传递。这意味着：如果您将一个 int（或任何其他原语）传递给一个方法，该方法将对该值的副本起作用。这同样适用于引用：如果您更改方法中的引用，调用者不会在意。

现在，在 java 中 int[] 是一个对象，因此，您有一个传递给该方法的引用。如果方法更改了数组的内容，调用者会看到更改。如果您将另一个数组分配给该引用，则调用者不会看到新的数组引用。

Nice article about java parameter passing

现在解决您的问题：我认为您的 print 方法在数组情况下使用 for 循环，然后使用 num 作为边界，在数组列表情况下使用字符串。但这是一个猜测，请发布您的打印方法？

编辑：

就像我想的那样：你在列表上使用 toString()，所以整个内容都会被打印出来。由于您在递归调用之后调用它，因此列表已经填充。 由于该方法的数组版本使用索引，因此您只打印该索引之前的内容。例如如果 index 为 1，则在 0 处打印元素，其中 ArrayList 的 toString() 打印所有内容。

如果您将打印方法更改为使用长度字段而不是索引，您应该会看到与列表版本中相同的输出：

private static void print(String msg, int[] list, int index) {
    System.out.println(msg);
    for(int i = 0 ; i < list.length; ++i) {
        System.out.printf("%d ", list[i]);
    }
    System.out.println();       
}

Integer 是 int 的对象包装器。对于您的代码，它不会产生语义差异，但是您在堆上分配内存来存储实际的 int 值。尽可能使用 int。对于 ArrayList 泛型 (T)，您不能使用 int，因为 int 不是对象类型系统的一部分（有点草率）。您必须使用整数。

Answer 2

我认为您的问题可能是您无法理解递归。加入人群 - 其他人都有同样的问题，这是避免递归的一个原因（另一个是不要炸毁调用堆栈）。

尝试在递归方法的第一行（任何一个）设置断点，然后使用调试器单步执行它以遵循实际的执行路径。

你会发现基本逻辑是 设置下一个号码 设置下一个号码 设置下一个号码 设置下一个号码 设置下一个号码 打印 打印 打印 打印 打印

如果您从 print() 方法的 int[] 版本中删除索引，您会发现您的输出与 ArrayList vresion 的输出相同。

Answer 3

这里你正在仅通过引用传递（在数组和 ArrayList 的情况下）。您正在从 main 方法传递数组的引用，该方法又被传递给每个递归调用。因此，如果您在每次递归调用中更改数组中的任何内容，那么数组中的更改将反映到被调用的函数。所以你对引用传递和价值传递所学的知识是正确的。

但是您的打印方法让您感到困惑并使事情变得复杂。 在将 ArrayList 作为参数的 print 方法中，每次递归调用后，您都将打印完整的 arraylist。 但是对于你的数组，你只打印它直到特定的索引。您需要像使用 arrayList 一样打印完整的数组。 因此，您可以更改 print 方法的函数签名，如下所示

private static void print(String msg, int[] list ) {
System.out.println(msg);
for(int i = 0 ; i <5; ++i)
    System.out.printf("%d ", list[i]);
System.out.println();       

}