【Java】世界一分かりやすく参照渡しと値渡しを説明する

どうも、フリーランスエンジニアのこじらです。

今回は参照渡し、値渡しについてです。

実用的な知識としてインプットできるように無駄な部分を全部カットして書いていきます。

※便宜上、分かりやすくするためにグレーな表現も使います。「流石にそれはあかんだろ…」と思う内容があればご指摘ください。

まず３つのことを覚える

まず、

型
変数
メモリ領域

の3つの存在を認識してもらいます。

今回はJavaでの話ですが、Javascriptとかの「参照の値渡し系」の言語ではほぼ同様の考え方でイケます。

プリミティブ型とオブジェクト型

Javaには2種類の型があります。

プリミティブ型…int, long, doubleみたいな小文字で始まるやつ。値を直接定義する基本の型。

オブジェクト型…プリミティブ型以外。配列やString形も含まれていて、型の名前が大文字で始まる。参照型とも呼ばれる。

最初は「なんか2種類あるんだな。」と思ってもらえればOKです。

はい。型の説明は以上！

変数の種類

変数は3種類あります。

クラス変数…staticがついてるやつ
メンバ変数…staticがついてないやつ
ローカル変数…メソッド、コンストラクタの中にあるやつ

です。

public class Clazz1 {
	
  static int num; // クラス変数

  int num2; // メンバ変数
	
  void method() {
    int num3; // ローカル変数
  }
}

こんな感じです。

スタック領域とヒープ領域

Javaにはスタック領域とヒープ領域というのがあります。

メモリの使い方の話です。

ここでは「ふーん」で十分です。

はい、これで前提知識はOK。

これらの情報を紐づける形で説明していきます。

情報の紐づけ

型とメモリ領域

型にはプリミティブ型とオブジェクト型があって、メモリ領域にはスタック領域とヒープ領域があるという話でした。

今度は、「プリミティブ型とオブジェクト型の値が、それぞれどのメモリ領域に置かれるか」という話です。

プリミティブ型

まずはプリミティブ型。

ソース上で

int num = 1;

という処理を記述します。

メモリではこういうことが起きます。

スタック領域に1という値が作られ、スタック領域にnumという変数が定義されます。

オブジェクト型

じゃあオブジェクト型の場合、メモリでは何が起きるのか。

ソースでのイメージはこうです。

Object obj = new Object();

メモリではこうです。

ヒープ領域にインスタンスが置かれ、スタック領域にobjという変数が作られ、スタック領域にヒープのアドレスを保持します。

この「ヒープ領域との紐づき」が参照です。

オブジェクト型のミソは、オブジェクトのインスタンスをnewするとヒープ領域に生成されるということです。

はい次々ｨ

変数とメモリ領域

変数によってメモリが確保される場所が違います。

public class Clazz1 {
	
  static int num; // クラス変数→ヒープ領域

  int num2; // メンバ変数→ヒープ領域
	
  void method() {
    int num3; // ローカル変数→スタック領域
  }
}

「ローカル変数はスタック領域に記憶されるんだぁ～ふーんふーーん。」

はい次々ｨ

参照渡しと値渡し

はい本題。

参照渡し、値渡しというのは変数が保持している値を渡すときに参照値を渡すのか、実際の値を渡すのかという話です。

参照渡し

こういう状況があったとします。

ソース上はこうです。

Object obj = new Object();
Object obj2 = new Object();

これをこうします。

obj = obj2;

するとこうなります。

obj2のアドレスをコピーし、objのアドレスをobj2のアドレスで上書きします。

これがJavaにおける参照渡しです。

値渡し

値渡し。今度はこういう状況。

ソース上はこうです。

int num = 1;
int num2 = 4;

これをこうします。

num = num2;

するとこうなります。

これが値渡しです。

ここまで大丈夫でしょうか？

ここから少し厄介になります。

参照渡し、値渡しを理解していないといけないのはここからです。

この辺の話で問題になってくるのは「別のメソッドで値を代入したとき、呼び出し元のメソッドの値が変化するかどうか」です。

でも安心してください。スタック領域とヒープ領域を知っていれば余裕です。

メソッドを介した参照渡し

まずは見分けるコツからお教えします。

見分けるコツ

見分けるコツは呼び出したメソッドの方での「書きっぷり」です。

以下例です。

public class Clazz1 {
	
  void method() {
    Clazz2 c = new Clazz2();
    c.id = 1;

    // method2を呼び出す（引数にcを渡す）
    method2(c);
  }
	
  Object method2(Clazz2 c2) {

    // こう書いたとき(パターン①)
    c2.id = 2;
    // こう書いたとき(パターン②)
    c2.setId(3);
    // こう書いたとき(パターン③)
    c2 = new Clazz2();
    // こう書いたとき(パターン④)
    c2 = null;
  }
}

public class Clazz2 {

  int id;

  void setId(int id) {
    this.id = id;
  }
}

例が長くなって申し訳ないです。

やっていることは、

Clazz2をnewしてインスタンスを生成
method2を呼び出し、method2のほうで値を書き換える

です。

この4パターンそれぞれで、呼び出し元のmethod()のローカル変数(c)が書き変わるかという話。

結論はこうです。

// こう書いたとき(パターン①)
c2.id = 2; // 更新される
// こう書いたとき(パターン②)
c2.setId(3); // 更新される

// こう書いたとき(パターン③)
c2 = new Clazz2(); // 更新されない
// こう書いたとき(パターン④)
c2 = null; // 更新されない

…おわかりいただけたでしょうか？