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Todo mundo fala que Java passa por valor, inclusive Objetos. Estes são passados por cópia e não é possível reatribuí-los a um novo objeto dentro do método. O problema é que é possível alterar valor de objetos dentro do método. Isso não caracteriza a simulação de passagem por referência (feita com ponteiros em C++)?

Exemplo de Código Java

class Objeto {

    public int valor;

    public Objeto(){

        this.valor = 2;
    }   
}

public class Passagem {

    public static void main(String[] args) {

        Objeto obj = new Objeto();

        System.out.printf("Valor inicial: %d\n", obj.valor);

        metodo(obj);

        System.out.printf("Valor após o método: %d\n", obj.valor);

        metodoNovo(obj);

        System.out.printf("Valor após o método com novo objeto: %d\n", obj.valor);


    }

    // Simula a passagem por referência alterando o valor do objeto
    // mas não o local de memória para qual aponta
    static void metodo(Objeto obj){

        obj.valor = 5;
    }

    //Tenta alterar o objeto em si
    static void metodoNovo(Objeto obj){

        obj = new Objeto();

        obj.valor = 10;         
    }
}

O valor do objeto pode ser diretamente alterado pelo primeiro método. Já na segundo não é possível reatribuir ele a um novo objeto, até mesmo porque o método espera receber um Objeto constante - para alterar um objeto em si a lógica diz que teriamos que ter um objeto para um objeto.

O exemplo em C++, que se comporta da mesma maneira:

Exemplo de Código em C++

#include <iostream> 

using std::cout;
using std::endl;

class Objeto{

    public:
        int valor;

        Objeto(){

            this->valor = 2;
        }
};

void funcao(Objeto *obj){

    obj->valor = 5;
}

void funcaoNovo(Objeto *obj){

    obj = new Objeto();

    obj->valor = 10;
}

int main()
{
    Objeto *obj = new Objeto();

    cout << "Valor inicial: " << obj->valor << endl;

    funcao(obj);

    cout << "Após função: " << obj->valor << endl;

    funcaoNovo(obj);

    cout << "Após função que atribui novo objeto: " 
        << obj->valor << endl;
}

O resultado dos dois códigos é o mesmo.

Só é possível alterar o objeto em si no código C++ se a função esperar receber o endereço do próprio objeto, como em:

Função C++ que Altera o Objeto

void funcaoNovo(Objeto **obj){

    *obj = new Objeto();

    (*obj)->valor = 10;
}

main para a função acima

int main()
{
    Objeto *obj = new Objeto();

    cout << "Valor inicial: " << obj->valor << endl;

    funcao(obj);

    cout << "Após função: " << obj->valor << endl;

    funcaoNovo(&obj);

    cout << "Após função que atribui novo objeto: " 
        << obj->valor << endl;
}

Onde será possível ver que a reatribuição deu certo.

Baseado nessas comparações, é certo dizer que em Java existe também uma simulação de passagem por referência? Não é possível alterar o objeto (o local para onde aponta), mas é possível alterar seus valores, pois a função (ou método) chamador altera diretamente o valor dos valores nos objetos.

Nota: Em C também é possível fazer o mesmo teste. Uma dada função funcao(int *ptr) não consegue atribuir o ptr a um novo malloc dentro dela. Somente o valor pode ser alterado e é considerado uma simulação de passagem por referência.

Minha maior dúvida:

Em C++ o objeto em si não altera o valor original.

void funcaoNovo(Objeto *obj){

    Objeto *novo = new Objeto();

    novo->valor = 10;

    obj = novo;
 }

Aqui o obj não é alterado fora da função. Da mesma forma que em Java.

Ou seja não é possível reatribuir um objeto também pois C++ não pode alterar o objeto passado por cópia também. Entretanto pode alterar o valor contido no objeto (aqui há a simulação), desde que não tente se alterar o objeto.

Isso é chamado de simulação de passagem por referência, pois a função chamadora modifica os dados contido Objeto e não o Objeto em si. Java não tem passagem por referência (exceto com arrays), mas não seria correto dizer que há uma simulação dessa passagem no valor para qual o objeto referencia, ou seja eu consigo uma simulação ao referenciar os valores?

Pois vejo que ambas as passagens são semelhantes - permitem a função alterar valores de fora do escopo (incluindo múltiplos valores), sem permitir a reatribuição do ponteiro (referencia em Java).

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  • Não sei se entendi sua edição, mas em Java quando se quer modificar objetos inteiros o comum é envolvê-los num "wrapper" (um objeto com referência pra outro objeto) e compartilhar esse wrapper com todas as partes interessadas. Assim, se uma delas mudar a instância do objeto, as outras obterão o novo objeto ao acessar o wrapper (desde que não salvem uma cópia local do objeto em si). Isso é mais ou menos semelhante ao ponteiro para ponteiro, só que um pouco mais limitado.
    – mgibsonbr
    Commented 21/04/2015 às 18:23
  • Para se alterar um ponteiro, alocando ele em um novo espaço de memória, em C++ (ou C) é preciso exatamente a mesma coisa: um ponteiro para ponteiro. Um ponteiro como parâmetro de função só garante alterar o valor que o objeto (ponteiro) contém (ou para onde aponta), não o objeto em si. Similarmente uma referência em Java, consegue alterar valores, para qual aponta, dentro da função que surtirão efeito fora dela. Da mesma forma que um ponteiro (analogamente à referência) o faz. Commented 21/04/2015 às 18:36

2 Respostas 2

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"Referências" e "passagem por referência" são duas coisas distintas. Diferentemente de C/C++, em Java toda variável que se refere a um objeto complexo o faz por meio de uma referência, não um ponteiro e não um tipo valor.

C/C++

Os três principais meios de se manipular objetos:

Objeto valor; // Um objeto no stack
Objeto* ponteiro = &valor; // Um ponteiro para um objeto no stack ou no heap
Objeto& referencia = valor; // Uma referência para um objeto no stack ou no heap

A maneira de utilizá-los é diferente: com os tipos valor e as referências, pode-se acessar os membros do objeto diretamente, enquanto com os ponteiros é necessário "derreferenciá-los":

cout << "Valor inicial: " << valor.valor << endl;
cout << "Valor inicial: " << (*ponteiro).valor << endl;
cout << "Valor inicial: " << referencia.valor << endl;

// Atalho para ponteiros (derreferenciação e acesso num único operador)
cout << "Valor inicial: " << ponteiro->valor << endl;

Ao passá-los para uma função, o tipo valor provoca uma cópia de todo o objeto:

void prop1(Objeto arg) {
    arg.valor = 5; // Não afeta o objeto original
}

void redef1(Objeto arg) {
    Objeto novo;
    novo.valor = 10;
    arg = novo; // Não afeta o objeto original
}

O ponteiro não copia o objeto, mas como ele simplesmente "aponta" pra algum objeto, mudar seu valor simplesmente o fará apontar para algum outro objeto - não afetando o objeto original:

void prop2(Objeto* arg) {
    arg->valor = 5; // Afeta o objeto original
}

void redef2(Objeto* arg) {
    Objeto* novo = new Objeto();
    novo->valor = 10;
    arg = novo; // Não afeta o objeto original
}

Já a referência "refere-se" ao objeto original. Qualquer mudança na mesma afetará sim o original, seja mexendo nas suas propriedades, seja reatribuindo-o:

void prop3(Objeto& arg) {
    arg.valor = 50; // Afeta o objeto original
}

void redef3(Objeto& arg) {
    Objeto novo;
    novo.valor = 100;
    arg = novo; // Afeta o objeto original
}

Alternativa:

Objeto& referencia2 = *(new Objeto()); // Uma referência para um objeto no heap

void prop4(Objeto& arg) {
    arg.valor = 50; // Afeta o objeto original
}

void redef4(Objeto& arg) {
    Objeto* novo = new Objeto();
    novo->valor = 100;
    arg = *novo; // Afeta o objeto original
}

Exemplo no Ideone. Disclaimer: não tenho quase nenhuma experiência prática com C/C++, não veja o código acima como uma boa maneira de se programar nessas linguagens (inclusive, tenho quase certeza de que tem ao menos um vazamento de memória nesse código...).

Java

Em Java, os tipos valor e ponteiros não existem, e uma referência tem algumas coisas em comum com cada um dos três:

  • A sintaxe da variável é parecida com a do tipo valor:

    Objeto referencia;
    
  • A da construção com a do ponteiro:

    = new Objeto();
    
  • E a semântica do resultado final é parecida (mas não idêntica) com a da referência:

    Objeto referencia = new Objeto();
    
  • Entretanto, referências são passadas por valor:

    void prop(Objeto arg) {
        arg.valor = 5; // Afeta o objeto original
    }
    
    void redef(Objeto arg) {
        Objeto novo = new Objeto();
        novo.valor = 10;
        arg = novo; // Não afeta o objeto original
    }
    

O que isso quer dizer, no final das contas, é que em Java toda variável de um tipo complexo contém não o próprio objeto, mas uma referência (que pode ou não ser implementada através de um ponteiro - ver essa resposta para mais detalhes) para o objeto real - que só existe no heap. Essa referência pode ser copiada para outras variáveis, o que faz com que elas também passem a referenciar o mesmo objeto.

Acessar um objeto por qualquer uma de suas referências tem o mesmo efeito. Entretanto, as referências em si são independentes umas das outras. Elas são cópias umas das outras. E mexer numa cópia não altera a original. É por isso que atribuir um valor a uma referência (i.e. fazê-la apontar para um outro objeto) não tem qualquer efeito nas demais referências para aquele objeto - que continuam apontando para o objeto original.

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  • "por meio de uma referência, não um ponteiro" E quando uma referência não é um ponteiro? Só o açucar sintático do C++ que permite acesso aos membros do objeto sem o uso dos operadores para ponteiro do C. Mas a informação armazenada na variável de referência é a mesma. Acho que sua resposta mais confunde nesse aspecto do que esclarece.
    – jsbueno
    Commented 28/04/2015 às 13:00
  • @jsbueno "quando uma referência não é um ponteiro?" Em Java, nunca! As implementações antigas da JVM (classic e HotSpot) usavam handles, que eram um ponteiro fixo para outro ponteiro variável (fonte). As recentes (Sun/Oracle, não sei quanto às muitas outras) usam ou um tipo chamado oop (uma classe que encapsula um ponteiro) ou um chamado narrowOop, um inteiro de 32 bits que precisa ser convertido em um ponteiro real antes de acessar um objeto (fonte).
    – mgibsonbr
    Commented 28/04/2015 às 13:33
  • "REferencias" e "ponteiros" são dois nomes para a mesma coisa. A diferença entre ambas é que o C++ tem uma sintaxe diferente para lidar com as duas. Enquanto que por limitações historico/técnicas a sintaxe para lidar com dados de uma função tendo em mãos um ponteiro é distinta em C, C++ unifica essa sintaxe, e cria a 'referência'.
    – jsbueno
    Commented 28/04/2015 às 18:12
  • Experimente escrever uma função que aceite dois parâmetros: um ponteiro para uma estrutura, e uma referência para a mesma. faça uma chamada para essa função, passando um ponteiro e uma referência para a mesma estrutura. Agora abra seu programa com um depurador e veja passo a passo quais são os valores efetivamente passados para a função: do lado de lá chega o mesmo número (um endereço de memória) de 32 ou 64 bit conforme o caso. Ponteiro/referência só faz diferença para a sintaxe necessária para manpulação dos campos.
    – jsbueno
    Commented 28/04/2015 às 18:13
  • 1
    @jsbueno Você chegou a testar esse experimento que propôs? Eu poderia fazer isso mas: 1) não tenho tempo, nem disposição, nem estou tão ansioso pra provar que estou correto, já citei várias fontes que corroboram o que eu falo, se quiser contestá-las todas é um direito seu; 2) meu senso comum diz que ele não se comportaria desse jeito - pois se tal função redefinir a referência, a variável externa será afetada, isso está bem visível no exemplo do ideone. Se tudo o que a referência passasse fosse o endereço do referido, como a função alteraria o referente? Isso não faz o menor sentido pra mim.
    – mgibsonbr
    Commented 28/04/2015 às 22:02
1

Quase todas as linguagens orientadas a objeto - (se não todas) de fato passam sempre os objetos "por referência" - Isso é -tudo o que os métodos ou funções que recebem objetos como parâmetros recebem é uma referência ao objeto original que é normalmente representada internamente por um endereço de memória (um ponteiro) - embora em algumas linguagens de mais alto nível, como Java e Python, ao contrário de C++, o fato de seu método receber um endereço de memória seja tão transparente ao programador a ponto de ser "invisível".

Isso por que quando você acessa atributos ou métodos do objeto, nessas linguagens, a sintaxe é a mesma - ao contrário de C e C++ onde você tem que escrever seu código de um jeito se tem o "valor" da estrutura de dados/objeto ou com outra notação se tem uma "referência". Na prática é como se nessas linguagens você sempre tenha uma referência ao objeto - mesmo no lugar onde ele é declarado e criado.

E por que então você não pode alterar o objeto em si que é referido? Por que o nome da variável que recebe o objeto está na função ou método alvo - e aponta para um objeto específico. Se você aponta o nome para um outro objeto, o método que chamou seu código não tem como saber disso. Por outro lado, se você faz alterações no objeto recebido, está de fato alterando o mesmíssimo objeto que quem chamou o método atual está "vendo".

Na verdade, fora de C, nem faz muito sentido você ficar se preocupando se está passando por "referência" ou "valor" na maior parte do tempo - vocẽ precisa saber que está passando um objeto de um lado para o outro.

6
  • Boa resposta, só discordo que a distinção seja irrelevante fora de C/C++ - C# é uma linguagem moderna, e ela emprega essa distinção em alguns casos (ex.: Structs são um objeto complexo mas são um "tipo-valor", e portanto sua passagem acarreta numa cópia; existem também o ref e o out que pelo que eu saiba [pouco; não tenho experiência com C#] modificam a forma de passagem).
    – mgibsonbr
    Commented 21/04/2015 às 15:26
  • Bom, também não conheço C#, mas ele não se desvincula completamente de C e C++ (nem no nome) - se ele insiste em tornar endereços de memória menos transparentes, como você coloca, é mais um reflexo dessa herança. (que não digo que não possa acarretar ganhos de performance em algumas construções específicas, mas as custas da facilidade de uso da linguagem)
    – jsbueno
    Commented 21/04/2015 às 16:07
  • Ao contrário da sua primeira afirmação, em Java, C#, Delphi, Ruby, VB.Net... o padrão é passar o argumento por valor, e não por referência; e Java sequer suporta a passagem de argumentos por referência (em Java todo argumento, independentemente do seu tipo, é sempre passado por valor). Há que se ter em mente que "tipos por valor e tipos por referência" é diferente de "passagem por valor e passagem por referência". Os links citados na resposta do @mgibsonbr esclarecem isso.
    – Caffé
    Commented 27/04/2015 às 22:22
  • Caffé: não conheço tão bem as outras linguagens, mas Java com certeza não duplica todo objeto passado por um método - que é o principal "side effect" de "passagem por valor".
    – jsbueno
    Commented 28/04/2015 às 12:55
  • 2
    Java não duplica objetos, mas duplica referências. C/C++ também duplicam ponteiros, quando os mesmos são passados por valor. Isso é algo que eu próprio não entendia bem, até iniciarmos essas discussões (esta pergunta e mais as duas que eu linkei), mas agora está bastante claro pra mim: passar um ponteiro pra uma função não é passagem por referência, e sim passagem por valor. Só que é o ponteiro que é passado por valor, não a coisa para a qual ele aponta. Por isso não duplica os objetos em si. Mas chame 100 funções passando um ponteiro, e 100 cópias desse ponteiro serão feitas.
    – mgibsonbr
    Commented 28/04/2015 às 13:44

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