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Java 陣列是 call by address？Python 是 call by reference？兩個常見誤解一次釐清

· 閱讀時間約 6 分鐘
Willis Chen
Willis Chen
Tech Instructor

Java 陣列是 call by address？Python 是 call by reference？兩個常見誤解一次釐清

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剛開始教初學者時，我很常看到同一種答案反覆出現：

  • Java 陣列傳進方法後可以改到內容，所以它是 call by address
  • Python 的 list 傳進函式後也能改到外面的值，所以它是 call by reference

這兩句話都很像對的，因為從執行結果看起來，真的很像「我把東西交進去，裡面改了，外面也跟著變」。但也正因為「看起來很像」，但又似乎看過相異的解釋，深怕錯誤的解釋會影響學習效果。

這篇我從錯誤認知出發，借助 AI 詢問釐清自己的觀念，最後希望能回到官方真正的說法。

上述兩個說法都不夠精確​

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Java​

不是 call by address，而是 pass by value。只是當你傳的是物件或陣列時，傳進去的那個「值」，是參考值的副本。

Python​

Python 官方也不把它叫做 call by reference。Python FAQ 的說法是 arguments are passed by assignment，而且明白寫到 there's no ... call-by-reference。

所以，如果要用一句最不容易誤導學生的話來說：

Java 一律是傳值；Python 不是 call by reference。

為什麼這麼多人會學成錯的？​

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因為下面這種程式，真的很容易讓人誤會。

Java 範例​

public class Main {
    public static void change(int[] arr) {
        arr[0] = 100;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 2, 3};
        change(nums);
        System.out.println(nums[0]);
    }
}

輸出：

100

Python 範例​

def change(arr):
    arr[0] = 100

nums = [1, 2, 3]
change(nums)
print(nums[0])

輸出：

100

學生看到這裡，第一個反應通常都很合理：

「都改得到外面，那不就是 reference 嗎？」

這個推論很自然，但問題就出在這裡：「改得到同一個物件內容」不等於「呼叫端變數本身是被 reference 傳進去」。

先建立一個基本觀念：變數不是在搬整個陣列​

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最容易卡住的地方，是腦中會把變數想成「盒子裡直接裝著整個陣列」。

但比較接近實際的理解是：

  • 變數手上拿的是一張「位置紙條」
  • 紙條上寫著：那個陣列 / list 在哪裡
  • 所以變數不是整個陣列本身，而是找到它的方式

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可以先想成這樣：

nums ───► [1, 2, 3]

在 Java 裡，這種理解格外重要，因為官方規格直接寫到：arrays are objects。也就是說，陣列本身就是物件。

Java 官方原文： "In the Java programming language, arrays are objects..." — JLS Chapter 10

釐清認知一：Java 陣列是 call by address ?​

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這是常看到的說法，也是在教學時對照文獻後想要釐清的根本觀念。Java 官方教學的英文原意很直接：

"Reference data type parameters, such as objects, are also passed into methods by value." — Oracle Java Tutorials

這句話很重要，原文比中文更能解釋，代表當你呼叫：

change(nums);

Java 不是把 nums 這個變數本人交進去，而是把 nums 裡面保存的那個參考值複製一份，交給方法參數 arr。

所以比較像這樣：

main 內                 change 內

nums ───► [1, 2, 3] ◄─── arr

因為 nums 和 arr 都指向同一個陣列，所以你在方法裡做：

arr[0] = 100;

改到的是同一個陣列內容，外面當然也會看到變化。

這也是為什麼學生會覺得「很像 reference」，但官方還是堅持它叫 by value：因為被複製的是參考值，不是外面那個變數本身。

如何證明 Java 不是 call by address？​

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我們直接看第二個例子。

public class Main {
    public static void reset(int[] arr) {
        arr = new int[]{9, 9, 9};
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 2, 3};
        reset(nums);
        System.out.println(nums[0]);
    }
}

輸出：

1

如果 Java 真的是「外面的變數直接被交進方法裡」，那 arr = new int[]{9,9,9}; 之後，外面的 nums 理論上也應該一起改掉。

但它沒有。

原因就在於：

  • arr 拿到的只是 nums 的參考值副本
  • 接著把 arr 改去指向新陣列
  • 改到的只有方法裡自己的 arr
  • 外面的 nums 還是原本那個陣列

圖解會更清楚：

原本：
nums ───► [1, 2, 3] ◄─── arr

方法內重新指定後：
nums ───► [1, 2, 3]

arr  ───► [9, 9, 9]

也就是說，Java 陣列傳參數時真正發生的是：

  • 可以透過參考值副本，改到同一個物件內容
  • 但不能直接改掉呼叫端變數的綁定

這就是 Java 官方為什麼堅持它是 pass by value。

釐清認知二：Python 就是 call by reference​

image這個

誤解也非常普遍，原來的我也無法很精確地釐清，尤其對於學過 C、C++ 之後再來看 Python，更容易直接套上 call by reference 這個詞。

但 Python 官方 FAQ 寫得更直接：

"Remember that arguments are passed by assignment in Python."

而且同一段後面還有一句更關鍵的：

"Since assignment just creates references to objects, there's no alias between an argument name in the caller and callee, and consequently no call-by-reference." — Python FAQ

這句話到底在講什麼？​

意思是：

  • 函式參數只是多了一個名字
  • 這個名字一開始也指向同一個物件
  • 但它不是外面那個變數本身的別名
  • 所以 Python 不把它叫做 call-by-reference

Python 為什麼也會讓人誤會？​

先看一個大家都很熟的例子：

def change(arr):
    arr[0] = 100

nums = [1, 2, 3]
change(nums)
print(nums[0])

輸出：

100

這時候可以想成：

nums ───► [1, 2, 3] ◄─── arr

因為 nums 和 arr 都指向同一個 list，所以改 arr[0] 時，當然也就改到了原本那個 list 內容。

但真正的關鍵，是再看另一個例子。

def reset(arr):
    arr = [9, 9, 9]

nums = [1, 2, 3]
reset(nums)
print(nums[0])

輸出：

1

這裡和 Java 幾乎是同樣的觀察：

  • arr = [9, 9, 9] 只是把函式裡的 arr 改成指向另一個新物件
  • 外面的 nums 完全沒有被重新綁定
  • 所以外面還是原本那個 [1, 2, 3]

圖解：

原本：
nums ───► [1, 2, 3] ◄─── arr

重新指定後：
nums ───► [1, 2, 3]

arr  ───► [9, 9, 9]

所以 Python 的問題不是「它很像 reference」，而是「它常常讓你誤以為參數和外面變數是同一個東西」。官方才會特別說：no call-by-reference。

真正容易搞混的是哪一點？​

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不是語法，而是基於以下重要的核心區別：

是在「改內容」還是「改指向」？​

透過與AI互動詢問，我發現可以透過上述問題釐清觀念：

如果是在改內容：​

arr[0] = 100;
arr[0] = 100

這叫改同一個物件的內容。因為兩邊都還指向同一個陣列 / list，所以外面看得到。

如果是在改指向：​

arr = new int[]{9, 9, 9};
arr = [9, 9, 9]

這叫讓參數自己改去指向新物件。這時候只會影響函式裡的參數，不會改到外面的變數綁定。

很多誤解，其實不是搞不懂 reference，而是把「改內容」和「改指向」混成同一件事。

Java 和 Python 到底差在哪？​

在這個問題上，它們的表現結果很像，只是官方命名方式不同。

Java 的官方說法​

  • 參考型別參數也是 passed by value
  • 陣列是物件

Python 的官方說法​

  • 參數是 passed by assignment
  • no call-by-reference

如果要將正確的意義教給學生，也許我建議這樣講，比較能貼近英文原意與實際程式行為：

Java：傳的是參考值的副本。 Python：函式參數只是新增一個指向同一物件的名字。

表格對照​

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項目Java 陣列Python list
常見的不精確說法call by addresscall by reference
官方較準確說法pass by valuepassed by assignment
傳進去的是什麼參考值的副本對同一物件的名稱綁定
可不可以改原本內容可以可以
重新指定新物件會不會影響外面不會不會

以上幾點都能從 Java 官方教學與 Python 官方 FAQ 對照得到。

仔細辨別，可以避免誤解的觀念​

很多人會說：

「可以改到外面的值，所以就是 reference。」

這句話有很大的問題是把結果當成機制，你看到的結果是「內容被改到了」，但真正的機制可能只是「兩邊都剛好指向同一個可變物件」。

這兩件事長得很像，但不是同一件事。Java 與 Python 官方文件，其實都在提醒你這個差別。

最後，該怎麼正確的理解陣列參數傳遞行為?​

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Java​

Java 一律是 pass by value。陣列或物件傳入方法時，傳的是參考值的副本。

Python​

Python arguments are passed by assignment。Python 官方 FAQ 也明確指出沒有 call-by-reference。

再補一句白話版：

兩者都能改內容，但都不能直接改掉外面變數本身的指向。

把這句記起來，這個觀念就不太會再混掉了。

參考資料​

  1. Oracle Java Tutorials, Passing Information to a Method or a Constructor https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/arguments.html
  2. Java Language Specification, Chapter 10. Arrays https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-10.html
  3. Python Documentation, Programming FAQ https://docs.python.org/3/faq/programming.html