C#同一函數返回多個值的解決方法總結

一、前言

　　最近在做項目的過程中，涉及到一個函數要求返回多個值的問題，經過一番折騰，問題得到了解決。但我覺得這個問題具有代表性，以后還會遇到這樣的問題，本着學習的目的，通過查閱一些資料，來對函數返回多個值得解決方法進行一下總結，以期能有所收獲，並與各位園友探討學習。

二、函數返回多個值方法（一）使用out返回多個值

　　在介紹out使函數返回多個值之前，我們首先來對C#中的ref關鍵字和out關鍵字進行一下介紹

　　我們在調用函數時，通常都是向函數中傳遞值，函數獲得的時我們傳遞的這些值的拷貝，函數執行時，使用的的是這些拷貝，函數執行結束，這些拷貝也就自然消失，而原來的值不會受到影響。當然這是通常情況，另一種情況是我們向函數傳遞參數，也就是使用ref(引用)和out(輸出)。

　　有時候，我們需要改變原來變量的值，這時候我們就需要向函數傳遞變量引用，引用是一個變量並可以訪問原變量的值，修改引用就修改了原來變量的值。這里需要對這一原理進行一下解釋，這個原理其實很簡單，即為：變量的值存儲在計算機內存中，可以創建一個引用指向計算機中的變量在內存中的位置，所以當引用被修改時，其實修改的是內存中的值，因此變量的值也就被修改了，但我們調用一個含有引用參數的函數時，函數中的參數將指向傳遞給函數的變量，從而導致修改參數變量的值的同時原來變量的值也就被修改。這樣一解釋，是不是現在就更明白了。話不多說，下面，我們將通過實例的方式，來演示ref關鍵字的用法。

　　使用ref進行參數引用傳遞的實例代碼如下：

namespace ShareResourceContract
{
    public class MultipleOutPut
    {
        public double MathCalculation(ref double x)
        {
            x = x * x;
            return x;
        }

    }
}
static void Main(string[] args)
{
            MultipleOutPut output = new MultipleOutPut();
            double a = 5;  //使用ref傳遞變量引用必須在函數體外初始化，不然編譯不會通過
            double b = 3;
            Console.WriteLine("Before:a={0},b={1}", a, b);
            output.MathCalculation(ref a);
            Console.WriteLine("After:a={0},b={1}", a, b);
            Console.ReadLine();
}

　　輸出結果如下：

　　通過以上實例，我們可以看到，原來變量a的值已經被修改了。

　　通過以上的介紹，相信大家對變量引用傳遞參數已經有了一個更深層次的理解。接下來我們繼續介紹，有時候，我們希望一個函數返回多個值，雖然使用ref也可以實現，但C#專門提供了一個專門out關鍵字來處理函數返回多值得問題，以下我們同樣用實例的方式來對其展開介紹。

　　使用out關鍵字返回多個值得實例代碼如下：

namespace ShareResourceContract
{
    public class MultipleOutPut
    {
        public double MathCalculation(ref double x)
        {
            x = x * x;
            return x;
        }

        public void MulOutPut(double x,out double add,out double subtract,out double squar)
        {
            add = x + x;
            subtract = x - 5;
            squar = x * x;

        }
    }
}
 static void Main(string[] args)
{

            MultipleOutPut output = new MultipleOutPut();
            double x = 8;
            double add = 0;
            double subtract = 0;
            double squar = 0;
            Console.WriteLine("Before:x={0}", x);
            Console.WriteLine("Before:add={0}", add);
            Console.WriteLine("Before:subtract={0}", subtract);
            Console.WriteLine("Before:squar={0}", squar);

            output.MulOutPut(x, out add, out subtract, out squar);
           
            Console.WriteLine("After:x={0}", x);
            Console.WriteLine("After:add={0}", add);
            Console.WriteLine("After:subtract={0}", subtract);
            Console.WriteLine("After:squar={0}", squar);
            Console.ReadLine();
}

　　輸出結構如下：

　　通過以上實例可以看出，使用out關鍵字，使函數返回了多個返回值，

　　下面我們來對ref和out的區別進行以下說明：

　　1、用ref引用的變量在調用函數之前必須初始化，相當於在函數外部實例化，函數里面只是對這個對象進行修改的過程；

　　2、而out指定的參數可以不必在函數調用之前初始化，不管有沒有在函數外部被初始化，out指定的參數將在函數內部被清空，並在函數內部進行初始化。

　　3、二者的區別可以簡單理解為：“ref有進有出，而out只出不進”。

三、函數返回多個值方法（二）使用Tuple返回多個值

　　通過以上介紹，相信大家已經對C#使用關鍵字ref和out使函數返回多個值有了一個深層次的理解，其實C#中除了使用ref和out關鍵字使函數返回多個值之外，還有一種方法也能實現同樣的目的，那就是使用Tuple（元組）返回多個值。話不多說，接下來，我們將就使用Tuple使函數返回多個值展開詳細介紹。

　　首先，我們先來回顧一下Tuple，Tuple是C# 4.0時出的新特性，.Net Framework 4.0以上版本可用。元組（Tuple）是一種數據結構，具有特定數量和元素序列。創建對應的元組可以表示一組數據，例如創建具有StudentCode、Name、Age、Sex四元組數據來存儲學生基本信息。

1、創建元組的方法

（1）利用構造函數創建元組(注意：默認情況.Net Framework元組僅支持1到7個元組元素，如果有8個元素或者更多，需要使用Tuple的嵌套和Rest屬性去實現)

var tupleTest1 = new Tuple<int, int, int, int, int, int,int>(1, 2, 3, 4, 5, 6,7);
Console.WriteLine($"Item 1: {tupleTest1.Item1}, Item 7: {tupleTest1.Item7}");

var tupleTest2= new Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int, int, int>>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, new Tuple<int, int, int>(8, 9, 10));
Console.WriteLine($"Item 1: {tupleTest2.Item1}, Item 10: {tupleTest2.Rest.Item3}");

（2）利用Tuple靜態方法構建元組（最多支持八個元素）

var tupleTest13=Tuple.Create<int, int, int, int, int, int,int>(1, 2, 3, 4, 5, 6,7);
Console.WriteLine($"Item 1: {tupleTest1.Item1}, Item 7: {tupleTest1.Item7}");

var tupleTest4=Tuple.Create<int, int, int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);
Console.WriteLine($"Item 1: {tupleTest2.Item1}, Item 8: {tupleTest2.Rest.Item1}");

2、代替out從函數中返回多個值

　　通常，我們需要從函數中返回多個值時，使用out關鍵字輸出參數。學習了Tuple之后，就可以使用Tuple代替out實現從函數中返回多個值了。例如：

using System;

namespace ShareResourceContract
{
    public class MultipleOutPut
    {
     
       public Tuple<double ,string> MulOutPutByTuple(double x)
        {
            double addResult = 0;
            var resultMessage = "";
            addResult = x + 8;
            resultMessage = "變量加了8之后的和為"+ addResult;
            return new Tuple<double, string>(addResult, resultMessage);

        }
    }
}

 static void Main(string[] args)
{

            MultipleOutPut output = new MultipleOutPut();
            double x = 5;
            var tupList=output.MulOutPutByTuple(x);
            Console.WriteLine("函數返回值:addResult={0},resultMessage={1}", tupList.Item1,tupList.Item2);
            Console.ReadLine();
}

　　輸出結果如下：

　　從上面輸出結果我們可以看到，函數返回了兩數相加之后的結果以及結果提示兩個信息。元組（Tuple）除了以上所述用途外，還有一個用途作者認為也非常有用，即用於單參數方法的多值傳遞（當函數參數僅是一個Object類型時，可以使用元組實現傳遞多個參數值），下面給出具體實例：

static void WriteStudentInfo(Object student)
{
    var studentInfo = student as Tuple<string,string, int, string>;
    Console.WriteLine($"Student Information: StudentCode[{studentInfo.Item1}], Name [{studentInfo.Item2}], Age[{studentInfo.Item3}],Sex[{studentInfo.Item4}]");
}

static void RunTest()
{
    var t = new System.Threading.Thread(new System.Threading.ParameterizedThreadStart(WriteStudentInfo));
    t.Start(new Tuple<string,string, int, string>("20200068","lilei", 20, "男"));
    while (t.IsAlive)
    {
        System.Threading.Thread.Sleep(50);
    }
}

　　Tuple元組的不足之處：

• 問元素的時候只能通過ItemX去訪問，使用前需要明確元素順序，屬性名字沒有實際意義，不方便記憶；
• 最多有八個元素，要想更多只能通過最后一個元素進行嵌套擴展；
• Tuple是一個引用類型，不像其它的簡單類型一樣是值類型，它在堆上分配空間，在CPU密集操作時可能有太多的創建和分配工作。

　　鑒於以上的不足，C# 7.0中引入了一個新的ValueTuple（值元組）類型，園友北田在這篇（https://www.cnblogs.com/unity3ds/p/11641582.html）博文中對ValueTuple（值元組）進行了詳細的介紹，大家可以參考。