值类型变量 - 由ref返回 - 在哪里生效？ 堆栈还是堆？

Question

我最近听说过7.2中的新C＃Feature，所以我们现在可以返回值类型的引用（例如int ）或者甚至是值类型的只读引用。 所以据我所知，值类型存储在堆栈中。 当剩下方法时，它们会从堆栈中删除。 那么当GetX退出时，int会发生什么？

private ref int GetX()
{
    // myInt is living on the stack now right?
    int myInt = 5;

    return ref myInt;
}

private void CallGetX()
{
    ref int returnedReference = ref GetX();
    // where does the target of 'returnedReference' live now? 
    // Is it somehow moved to the heap, because the stack of 'GetX' was removed right?
}

我收到了错误

错误CS8168：无法通过引用返回本地'myInt'，因为它不是ref本地（11,24）

那为什么它不起作用？ 它不起作用只是因为变量无法移动到堆中吗？ 这是问题吗？ 如果它们不在堆栈中，我们只能通过引用返回值类型吗？ 我知道这是两个问题。

第一：ref返回的值类型变量在哪里？ 堆栈还是堆？ （我猜在堆上，但为什么）？

第二：为什么堆栈上创建的值类型不能通过引用返回？

所以这可以编译：

private int _myInt;

private ref int GetX()
{
    // myInt is living on the stack now right?
    _myInt = 5;

    return ref _myInt;
}

private void CallGetX()
{
    ref int returnedReference = ref GetX();
    // where does the target of 'returnedReference' live now? 
    // Is it somehow moved to the heap? becase the stack of 'GetX' was removed right?
}

如果我理解你的评论是正确的，那是因为现在_myInt不在GetX方法的GetX而且不会在堆栈中创建吗？

Answer 1

所以据我所知，值类型存储在堆栈中。

因此是你混乱的基础; 这是一种非常不准确的简化。 结构可以存在于堆栈中，但它们也可以存在：

• 作为堆上对象的字段
• 作为其他结构上的字段（等等）堆上对象的字段
• 盒装在堆上（直接或通过以上任一方式）
• 在非托管的记忆中

你是对的，但如果你通过一个ref return的方法内而外的方法，到本地，你会违反堆叠的完整性。 这正是为什么不允许这种情况的原因：

ref int RefLocal()
{
    int i = 42;
    return ref i;
    // Error CS8168  Cannot return local 'i' by reference because it is not a ref local
}

有一些场景时，编译器可以证明，即使它被存储为一个本地的，寿命是在作用域此方法; 它有助于你不能重新分配本地的ref （事实上​​，这种检查是这种限制的一个关键原因）; 这允许：

ref int RefParamViaLoval(ref int arg)
{
    ref int local = ref arg;
    return ref local;
}

由于ref int arg生命周期没有作用于方法，因此我们的ref int local可以在赋值中继承这个生命周期。

---

那么我们有什么用呢？

它可以是对数组内部的引用：

ref int RefArray(int[] values)
{
    return ref values[42];
}

它可以是对象上的字段（不是属性）：

ref int ObjFieldRef(MyClass obj)
{
    return ref obj.SomeField;
}

它可以是通过引用传入的结构上的字段（不是属性）：

ref int StructFieldRef(ref MyStruct obj)
{
    return ref obj.SomeField;
}

只要呼叫不涉及任何已知指向本地的ref本地人 （这将使其无法证明有效性），它可能是从转发呼叫中获得的东西：

ref int OnwardCallRef()
{
    ref MyStruct obj = ref GetMyStructRef();
    return ref obj.SomeField;
}

这里再次注意，本地的生命周期继承了传入前向调用的任何参数的生命周期; 如果前向调用涉及具有约束生命周期的ref -local，则结果将继承该约束生存期，并且您将无法返回它。

而那个向前调用可能是，例如，调用非托管内存中的结构：

ref int UnmanagedRef(int offset)
{
    return ref Unsafe.AsRef<int>(ptr + offset);
}

所以：许多非常有效和有用的场景不涉及对当前堆栈帧的引用。

Answer 2

我觉得你已经明白了为什么它不起作用。 你不能通过引用从方法返回局部变量 （除非它是ref本地），因为在大多数情况下局部变量的生命周期是方法，所以它在方法之外的引用没有任何意义（方法之外这个变量是死的和位置在哪里它之前可能包含任何东西）。 正如文件所述：

返回值的生命周期必须超出方法的执行范围。 换句话说，它不能是返回它的方法中的局部变量

在实践中，一些局部变量可能比它们声明的方法的执行寿命更长。例如，闭包捕获的变量：

int myLocal = 5;
SomeMethodWhichAcceptsDelegate(() => DoStuff(myLocal));
return ref myLocal;

但是，这会带来额外的复杂性而没有任何好处，所以这也是禁止的，即使myLocal生命周期可能比包含方法长得多。

最好不要在堆栈和堆方面考虑它。 例如，您可能认为您无法通过ref return从方法ref return对堆栈中分配的内容的ref return 。 事实并非如此，例如：

private void Test() {
    int myLocal = 4;
    GetX(ref myLocal);       
}

private ref int GetX(ref int i) {            
    return ref i;
}

这里myLocal显然在堆栈上，我们通过引用GetX传递它，然后返回这个（堆栈已分配）变量和return ref 。

所以只考虑变量生命周期而不是堆栈\\堆。

在第二个示例中， _myInt字段的生命周期明显长于GetX执行，因此通过引用返回它没有问题。

还需要注意的是不管你返回值类型和引用类型与return ref并没有使这个问题的背景下任何区别。