方法更改变量超出其范围

Question

在这段小代码中，改变方法内部的二维数组会导致改变 main 方法中的变量。

这是什么原因，如何保护 main 方法中的变量保持不变？

using System;

namespace example
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string[,] string_variable = new string[1, 1];
            string_variable[0, 0] = "unchanged";
            Console.Write("Before calling the method string variable is {0}.\n", string_variable[0,0]);
            Function(string_variable);
            Console.Write("Why after calling the method string variable is {0}? I want it remain unchanged.\n", string_variable[0, 0]);
            Console.ReadKey();
        } 
        private static void Function(string [,] method_var)
        {
            method_var[0, 0] ="changed";
            Console.Write("Inside the method string variable is {0}.\n", method_var[0, 0]);
        }
    } 
} 

最后这是程序输出：

Before calling the method string variable is unchanged.
Inside the method string variable is changed.
Why after calling the method string variable is changed? I want it remain unchanged.

编辑 1：我想到的一个问题是：还有哪些常见的编程语言没有这种问题？

编辑2：为了便于比较，我用字符串变量而不是数组编写了这个以某种方式相同的代码，并且输出符合预期并且很好：

using System;
namespace example
{
    class Program
    { 
    static void Main(string[] args)
        {
            string string_variable;
            string_variable= "unchanged";
            Console.Write("Before calling the method string variable is {0}.\n", string_variable);
            Function(string_variable);
            Console.Write("after calling the method string variable is {0} as expected.\n", string_variable);
            Console.ReadKey();
        } 
        private static void Function(string method_var)
        {
            method_var ="changed";
            Console.Write("Inside the method string variable is {0}.\n", method_var);
        }
    } 
}   

这段代码的输出是：

Before calling the method string variable is unchanged.
Inside the method string variable is changed.
after calling the method string variable is unchanged as expected.

最后编辑：感谢大家的澄清，希望这对其他人有用。

Answer 1

当您将数组传递给方法（或任何引用类型）时，您将引用传递给该数组所在的内存。因此，对数组进行更改的行为与在最初实例化数组的方法中进行更改的行为完全相同。

不幸的是，在 C# 中无法将数组设为只读。但是，您可以创建一个包装类as described here，它提供了一种访问数组中值的机制，而无需提供更改数组的方法。然后你可以将该包装类传递给Function，而不是传递数组本身。

public class ReadOnlyTwoDimensionalArray<T>
{
    private T[,] _arr;
    public ReadOnlyTwoDimensionalArray(T[,] arr)
    {
        _arr = arr;
    }
    public T this[int index1, int index2]
    {
        get {return _arr[index1, index2];}
    }
}

然后：

    static void Main(string[] args)
    {
        string[,] string_variable = new string[1, 1];
        string_variable[0, 0] = "unchanged";
        Console.Write("Before calling the method string variable is {0}.\n", string_variable[0,0]);
        Function(new ReadOnlyTwoDimensionalArray<string>(string_variable));
        Console.Write("Can't touch this: {0}.\n", string_variable[0, 0]);
        Console.ReadKey();
    } 
    private static void Function(ReadOnlyTwoDimensionalArray<string> method_var)
    {
        // the compiler will complain if you try to do this:
        //method_var[0, 0] ="changed"; 
        // but this works just fine
        Console.Write("Inside the method string variable is {0}.\n", method_var[0, 0]);
    }

或者，您可以确保只为Function 提供原始数组的副本。但这显然会对性能产生一些影响。

对修改的回应

您提供的用于说明字符串变量如何工作的示例与原始示例并不完全等效。在第二个示例中，您正在本地更改变量的值，但该值只是一个内存地址——您实际上并没有更改字符串本身。你可以用这样的数组做同样的事情：

    private static void Function(string [,] method_var)
    {
        method_var = new string[1, 1] {{"changed"}};
        Console.Write("Inside the method string variable is {0}.\n", method_var[0, 0]);
    }

通过这样做，您将更改method_var 变量的值，而不是它指向的数组中的值。

本文下方的 Eric Lippert 的 cmets 非常清楚地解释了 C/C++ 如何为您提供数组的只读行为，但不允许您在本地更改数组的值而不更改调用方法所在的数组中的值是参考。他正确地指出，这不是 C# 的限制：它是内存分配工作方式的基本原则。从一种方法传递到另一种方法的值可以通过复制其所有内容或仅复制对其内容的引用来传递。对于较小的值，您可以有一个值类型，C# 将传递它们的整个值。对于像数组这样较大的值，复制它们的整个值会很昂贵且容易出错，因此该语言不会尝试自动执行此操作——您必须明确地执行此操作。

Answer 2

我只是简单地使用Copy() 来获取具有相同内容的新实例：

string[,] newArray = new string[1, 1];
Array.Copy(string_variable , 0, newArray, 0, string_variable.Lenght);
Function(newArray);