学习-Java类和对象之参数传值机制之求球面积

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AIains

5219人浏览 · 2021-06-27 09:17:09

AIains · 2021-06-27 09:17:09 发布

第1关：学习-Java类和对象之参数传值机制之求球面积

任务描述

本关任务：已知一个球的半径为 12.0，求该球的表面积。

球的表面积计算公式：S=4\pi R^2S=4πR2,RR为球的半径。

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

基本数据类型参数的传值；
引用类型参数的传值；

形参和实参

我们知道，在 Java 中定义方法时，是可以定义参数的，比如：

public static void main(String[] args){
}

这里的 args 就是一个字符串数组类型的参数。

在程序设计语言中，参数有形式参数和实际参数之分，先来看下它们的定义：

形式参数：是在定义函数名和函数体的时候使用的参数，目的是用来接收调用该函数时传入的参数，简称“形参”；
实际参数：在主调函数中调用一个函数时，函数名后面括号中的参数称为“实际参数”，简称“实参”。

举个栗子：

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Demo demo = new Demo();
// 实际参数为“张三”
demo.fun("张三");
}
public void fun(String name) {
// 形式参数为 name
System.out.print(name);
}
}

上面例子中，Demo 类中定义了一个 fun 方法，该方法有个 String 类型的参数 name，该参数即为形参。在 main 方法中，调用了 main 方法，传入了一个参数“张三”，该参数即为实参。

那么，实参值是如何传入方法的呢？这是由方法的参数传递机制来控制的。

值传递和引用传递

参数传递机制有两种：值传递和引用传递。我们先来看下程序语言中是如何定义和区分值传递和引用传递的：

值传递：是指在调用函数时将实际参数复制一份传递到函数中，这样在函数中如果对参数进行修改，将不会影响到实际参数；
引用传递：是指在调用函数时将实际参数的地址传递到函数中，那么在函数中对参数所进行的修改，将影响到实际参数。

那么，在参数传递时，如何区分使用的是值传递还是引用传递？ Java 中方法参数共有两种类型：

基本数据类型；
引用数据类型。

首先我们来看基本数据类型的传值。

基本数据类型参数的传值

例子：

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Demo demo = new Demo();
int i = 10;
System.out.println("pass方法调用前，i的值为=" + i);
demo.pass(i);
System.out.print("pass方法调用后，i的值为=" + i);
}
public void pass(int i) {
i *= 3;
System.out.println("pass方法中，i的值为=" + i);
}
}

上面代码中，我们在类中定义了一个 pass 方法，方法内部将传入的参数 i 的值增加至 3 倍，然后分别在 pass 方法和 main 方法中打印参数的值，执行结果：

pass方法执行前，i的值为=10
pass方法中，i的值为=30
pass方法执行后，i的值为=10

从上面运行结果来看，pass 方法中，i 的值是 30，pass 方法执行结束后，变量 i 的值依然是 10。

可以看出，main 方法里的变量 i，并不是 pass 方法里的 i，pass 方法内部对 i 的值的修改并没有改变实际参数 i 的值，改变的只是 pass 方法中 i 的值（pass 方法中，i=30），因为 pass 方法中的 i 只是 main 方法中变量 i 的复制品。

因此很容易得出结论：在 Java 中，一个方法不可能修改一个基本数据类型的参数，所以是值传递。

引用类型参数的传值

上面介绍的是基本数据类型的参数传递，那对于引用数据类型，参数传递又是怎么样的呢？先来看以下代码：

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Demo p = new Demo();
User user = new User();
user.name="张三";
user.age=18;
System.out.println("pass方法调用前，user=" + user.toString());
p.pass(user);
System.out.println("pass方法调用后，user=" + user.toString());
}
public void pass(User user) {
user.name="李四";
System.out.println("pass方法中,user = " + user.toString());
}
}
class User {
String name;
int age;
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}

上面代码中，定义了一个 User 类，在 main 方法中，new 了一个新的 User 对象 user，然后给 user 对象的成员变量赋值，pass 方法中，修改了传入的 user 对象的属性。

执行结果：

pass方法调用前，user= User{name='张三', age=18}
pass方法中,user = User{name='李四', age=18}
pass方法调用后，user= User{name='李四', age=18}

经过 pass 方法执行后，实参的值竟然被改变了！！！那按照上面的引用传递的定义，实际参数的值被改变了，这不就是引用传递了么？

难道在 Java 的方法中，在传递基本数据类型的时候是值传递，在传递引用数据类型的时候是引用传递？

其实不然，Java 中传递引用数据类型的时候也是值传递。

为什么呢？先给大家说一下概念中的重点：

值传递，是指在调用函数时将实际参数复制一份传递到函数中，这样在函数中如果对参数进行修改，将不会影响到实际参数。

引用传递，是指在调用函数时将实际参数的地址直接传递到函数中，那么在函数中对参数所进行的修改，将影响到实际参数。

两者的区别如下：

	值传递	引用传递
根本区别	会创建副本	不会创建副本
影响结果	函数中无法改变原始对象	函数中可以改变原始对象

复制的是参数的引用（地址值），并不是引用指向的存在于堆内存中的实际对象。

main 方法中的 user 是一个引用（也就是一个指针），它保存了 User 对象的地址值，当把 user 的值赋给 pass 方法的 user 形参后，即让 pass 方法的 user 形参也保存了这个地址值，即也会引用到堆内存中的 User 对象。

上面代码中，之所以产生引用传递的错觉，是因为参数保存的是实际对象的地址值，你改变的只是地址值指向的堆内存中的实际对象，并没有真正改变参数，参数的地址值没有变。

下面结合生活中的场景，再来深入理解一下值传递和引用传递。

你有一把钥匙，当你的朋友想要去你家的时候，如果你直接把你的钥匙给他了，这就是引用传递。这种情况下，如果他对这把钥匙做了什么事情，比如他在钥匙上刻下了自己名字，那么这把钥匙还给你的时候，你会看到钥匙上有他的名字。

你有一把钥匙，当你的朋友想要去你家的时候，你复刻了一把新钥匙给他，旧钥匙还在自己手里，这就是值传递。这种情况下，他对这把钥匙做什么都不会影响你手里的这把钥匙。

但是，不管上面哪种情况，你的朋友拿着你给他的钥匙，进到你的家里，假如把你家的电视砸了，那你说你会不会受到影响？

我们在 pass 方法中，改变 user 对象的 name 属性的值的时候，不就是在“砸电视”么。你改变的不是那把钥匙（地址值），而是钥匙打开的房子（地址值对应的实际对象）。

那我们怎样才能真正的改变参数呢，看如下代码：

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Demo p = new Demo();
User user = new User();
user.name = "张三";
user.age = 18;
System.out.println("pass方法调用前，user=" + user.toString());
p.pass(user);
System.out.println("pass方法调用后，user=" + user.toString());
}
public void pass(User user) {
user = new User();
user.name = "李四";
user.age = 20;
System.out.println("pass方法中,user = " + user.toString());
}
}
class User {
String name;
int age;
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}

在这段代码中，pass 方法中，我们真正的改变了 user 参数，因为它指向了一个新的地址（user = new User()），即参数的地址值改变了。执行结果：

pass方法调用前，user= User{name='张三', age=18}
pass方法中,user = User{name='李四', age=20}
pass方法调用后，user= User{name='张三', age=18}

从结果看出，虽然 pass 对参数进行了修改，但是没有影响到实际参数。

所以说，Java 中其实还是值传递的，只不过对于引用类型参数，值的内容是对象的引用。

编程要求

仔细阅读右侧编辑区内给出的代码框架及注释，按照提示编写程序代码。

测试说明

平台将使用测试集运行你编写的程序代码，若全部的运行结果正确，则通关。可在右侧“测试结果”区查看具体的测试集详情。

开始你的任务吧，祝你成功！

/**
 * 任务：已知一个球的半径为 12.0，求该球的表面积。
 * 类名为：Sphere
 */
public class Sphere {
// 请在下面的Begin-End之间按照注释中给出的提示编写正确的代码
/********** Begin **********/
    // 定义圆的半径和π，π为 Math中的π
double r;
    // 无参构造
Sphere(){
    
}
    // 有参构造
Sphere(double r){
    this.r=r;
}
    /**
     * 定义一个方法，该方法实现计算球的表面积，返回值为double，携带一个参数，为球的半径
     */
public static double mian(double r){
    return 4*(Math.PI)*r*r;
}
    // 定义主方法
public static void main(String[] args){
    // 通过无参构造创建球对象
Sphere sphere=new Sphere();
    // 调用计算球面积的方法，将半径 r 的值传入
double result = sphere.mian(12.0);
    // 四舍五入格式化不换行输出球的面积，输出格式：球的表面积为xx
System.out.print("球的表面积为"+ String.format("%.2f",result));
}
/********** End **********/

}