问题缘起一位同学在技术聚会上提出的关于Java参数传递方式的讨论。

public class HelloWorld{
    
    public void f1(A a)
    {
        a.x = 5;
    }
    
    public void f2(A a)
    {
        a = new A();
        a.x = 10;
    }

    public static void main(String []args)
    {
        HelloWorld o = new HelloWorld();
        A a = new A();
        o.f1(a);
        System.out.println(a.x);
        o.f2(a);
        System.out.println(a.x);
    }
}

上面给出了一段简单的Java程序，问程序的输出结果是什么。

我作为一名C++程序员，理所当然地觉得既然Java对于对象的参数传递方式是引用传递，那么就应该像C++一样，函数内的局部参数a不管被赋予了什么值，都始终应该等同于调用处的a，那么结果就应该是5和10了。不过事实证明我还是太年轻了，正确的结果应该是5和5。

要解决这个问题，我们得从引用、参数的引用传递以及赋值运算符的语义说起。于是回家之后我用了许多不同的语言进行试验，并尝试总结一些语言设计的观点。

在C中，赋值语句的含义是用rhs的值代替lhs的值，求值以后rhs与lhs除了在值上相同，没有任何关系。参数传递的时候也是类似，将实参的求值结果来构造函数的形参，形参值的改变也无法影响到实参。使用指针的方式传递参数（本质还是值传递）的话，对于指针所指向的资源的修改则是双方都可见的，不过如果函数改变了指针本身的值，也是不会影响到实参的。

在C++中新增加了引用的概念（相比C），从语义上讲，C++的引用就是别名，如果b是a的引用，那么b在它的生命周期内就永远代表a，任何对于b的操作完全等同于对于a的操作。不能改变引用目标，引用初始化时也必须指向一个有效的目标。所以函数参数如果使用引用传递，则对于形参的一切修改都等同于对实参的操作。

#include <iostream>

class A
{
public:
    int x = 0;
};

void f1(A& a)
{
    a.x = 5;
}

void f2(A& a)
{
    a = *(new A); // memory leak
    a.x = 10;
}

void f3(A* a)
{
    a->x = 5;
}

void f4(A* a)
{
    a = new A; // memory leak
    a->x = 10;
}

int main()
{
    A a;
    f1(a);
    std::cout << a.x << std::endl; // 5
    f2(a);
    std::cout << a.x << std::endl; // 10

    A b;
    f3(&b);
    std::cout << b.x << std::endl; // 5
    f4(&b);
    std::cout << b.x << std::endl; // 5

    return 0;
}

上面这段简单的C++程序有一些内存泄露，不过为了说明问题方便，请暂时不要在意这些细节。

程序中f1和f2为引用传递，f3和f4为指针传递，所做的事情与上面Java程序想要做的类似。所有函数的执行结果都写在了调用行后面的注释，根据上面对C++指针传递和引用传递的语义说明，结果都是意料之中的。

在这里指针传递的方式结果与Java是相同的。由此，在Java的参数传递的语义，类似于C的指针传递。因此Java即不支持对于对象的值传递，也不支持类似C++的引用传递。要模拟值传递，必须使用clone方法。

所以，Java的赋值运算符和参数传递语义都与C/C++不同。在Java中，赋值运算符的语义是，令lhs引用rhs所引用的资源；相应的，参数传递则是令形参引用实参所引用的资源。在顶上的Java程序的f2中，我将新建的对象赋值给形参a，则实际上令形参a指向了新建的对象，此时形参a和实参a的指向就不同了，而形参a原先指向的资源，引用计数减少了1，此时还有实参a指向它，等实参a的生命周期结束，这个资源没有其他人指向的时候，就可以自动被GC回收。

许多其他语言在这个问题上的处理与Java相同。

Javascript：

function f1(o)
{
  o.x = 5;
}

function f2(o)
{
  o = {x : 0};
  o.x = 10;
}

var a = {x : 0};
f1(a);
document.write(a.x + "\n"); // 5
f2(a);
document.write(a.x + "\n"); // 5

PHP：

class A
{
  public $x = 0;
}

function f1($a)
{
  $a->x = 5;
}

function f2($a)
{
  $a = new A();
  $a->x = 10;
}

$a = new A();
f1($a);
echo "{$a->x}\n"; // 5
f2($a);
echo "{$a->x}\n"; // 5

Java、Javascript、PHP为什么不实现类似C++的引用？Java中的赋值运算符和参数传递，只有一种语法，如果选择C++引用的语义，那么就要丢失指针语义所带来的灵活性（指针的表达能力要强于引用）；而如果引入其他语法规则，那么又需要重新引进指针概念。

而PHP恰恰提供了令一种参数传递的语法和赋值语法(=&)，实现与C++功能相同的引用。

class A
{
  public $x = 0;
}

function f1(&$a)
{
  $a->x = 5;
}

function f2(&$a)
{
  $a = new A();
  $a->x = 10;
}

$a = new A();
f1($a);
echo "{$a->x}\n"; // 5
f2($a);
echo "{$a->x}\n"; // 10

所以，无论语言设计的细节是怎样，在赋值运算符和参数传递的语义上，始终可以参照C++的值传递、指针传递和引用传递来进行比较。

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