你會swap嗎，按值傳遞還是按引用？

問題

1、Java到底是按值傳遞(Call by Value)，還是按引用傳遞(Call by Reference)？
2、如下面的程式碼，為什麼不能進行交換？

3、如下面的程式碼，為什麼能夠交換成功？

簡單的C++例子

為了解決上面的三個問題，我們從簡單的例子開始，為什麼是C++的例子呢？看完了你就會明白。

假設我們要交換兩個整形變數的值，在C++中怎麼做呢？

我們來看多種方式，哪種能夠做到.

因為例子非常簡單，看程式碼即可知道只有call_by_ref這個方法可以成功交換。這裡，你一定還知道一種可以交換的方式，彆著急，慢慢來，我們先看看為什麼只有call_by_ref可以交換。

1、call_by_ref

上面這段彙編的邏輯非常簡單，我們看到裡面的關鍵點都在強調：

將值存放在實際地址中.

上面這句話雖然簡單，但很重要，可以拆為兩點：

1、要有實際地址.
2、要有將值存入實際地址的動作.

從上面的程式碼中，我們看到已經有“存值”這個動作，那麼傳入的是否實際地址呢？

注意到，lea操作是取地址，那麼就能確定這種“按引用傳遞“的方式，實際是傳入了實參的實際地址。

那麼，滿足了上文的兩個條件，就能交換成功。

2、call_by_val

call_by_val的反彙編程式碼如下：

可以看到，上面的程式碼中在賦值時，僅僅是將某種”值“放入了暫存器，再觀察下傳參的程式碼：

可以看出，僅僅是將變數a、b的值存入了暫存器，而非”地址“或者能找到其”地址“的東西。

那麼，因為不滿足上文的兩個條件，所以不能交換。

這裡還有一點有趣的東西，也就是我們常聽說的拷貝（Copy）：

當一個值，被放入暫存器或者堆疊中，其擁有了新的地址，那麼這個值就和其原來的實際地址沒有關係了，這種行為，是不是很像一種拷貝？

但實際上，在我看來，這是一個很誤導的術語，因為上面的按引用傳遞的call_by_ref實際上也是拷貝一種值，它是個地址，而且是實際地址。

所以，應該記住的是那兩個條件，在你還不能真正理解拷貝的意義之前最好不要用這個術語。

2、call_by_val_ptr

這種方式，本來是可以完成交換的，因為我們可以用指標來指向實際地址，這樣我們就滿足了條件1：

要有實際地址。

彆著急，我們先看下上文的實現中，為什麼沒有完成交換：

可以看到，上面的邏輯和call_by_val非常類似，也只是做了將值放到暫存器這件事，那麼再看下傳給它的引數：

注意到，lea是取地址，所以這裡實際也是將地址傳進去了，但為什麼沒有完成交換？

因為不滿足條件2：

將值存入實際地址。

call_by_val_ptr中的交換，從彙編程式碼就能看出，只是交換了指標指向的地址，而沒有通過將值存入這個地址而改變地址中的值。

Java

通過上面的例子，我們掌握了要完成交換的兩個條件，也瞭解了什麼是傳引用，什麼是傳值，從實際效果來講：

如果傳入的值，是實參的實際地址，那麼就可以認為是按引用傳遞。否則，就是按值傳遞。而實際上，傳值和傳引用在彙編層面或者機器碼層面沒有語義，因為都是將某個”值“丟給了暫存器或者堆疊。

所以，類似Java是按值傳遞還是按引用傳遞這種問題，通常沒有任何意義，因為要看站在哪個抽象層次上看。

如果非要定義一下，好吧，也許你會在面試中碰到這種問題，那麼最好這樣回答：

Java是按值傳遞的，但可以達到按引用傳遞的效果。

那麼，什麼是有意義的呢？
上文的那兩個條件。

但從編譯的角度講，引用和地址有很強的關係，卻不是一回事。

Java按值傳遞的行為

我們回顧下開頭的三個問題中的第二個問題：

如下面的程式碼，為什麼不能進行交換？

我們首先從比較簡單的bytecode看起：

集中精力看這一塊：

程式碼很簡單，註釋也表明了在做什麼， 那麼需要不需要看傳遞給它什麼引數呢？

不需要，先看下彙編程式碼，滿足不滿足”將值放到實際地址“這個條件，我們擷取a = b這一句來觀察：

如果將上面的程式碼和c++例項中的call_by_ref和call_by_val對比，就會發現，上面的程式碼缺失了這樣一種語義：

將值放入實際地址中。

其僅僅是將值放入暫存器或者堆疊上，並沒有將值放入實際地址這個操作。

為什麼不需要觀察給這個方法傳參的過程？
這是一個很簡單的必要條件問題，所以，不需要觀察。

從上面的過程來看，Java的行為是Call by Value的。

Java按引用傳遞的行為

現在來討論第三個問題：

如下面的程式碼，為什麼能夠交換成功？

還是從bytecode先看起：

聚焦putfield這句位元組碼，其對應的是在b.value的值放到運算元棧頂後，拿下這個值，賦 給a.value：

因為putfield位元組碼對應的彙編程式碼非常長，我們進一步聚焦其巨集彙編，因為CallBy類的value欄位，是個int型，所以我們關注itos：

其中關鍵的一句：__ movl(field, rax);

movl對應的彙編程式碼：

上面的彙編程式碼的意思是：

將eax中的值存入rcx + rbx*1所指向的地址處。

其中,eax的值就是b.value的值，而rcx+rbx*1所指向的地址就是a.value的地址。

上面的過程滿足了這樣的語義：

將值存入實際地址中.

所以，a.value和b.value可以交換，類似這樣，Java的按值傳遞方式也可以表現出按引用傳遞的行為。

另一種交換值的方式

還記得在C++的例項中，我們提到還有一種交換值的方式，是什麼呢？

call_by_WHAT

這樣傳參：

會不會交換呢？

從這種方式中，我們也看到了所有能夠交換值的方式的統一性：

1、指標p、q或者物件引用objectRef，能夠直接指向物件的實際地址。
2、要有一個將值放入實際地址的操作：

結語

老生常談，並無LUAN用，終。