[c语言日寄]c语言也有“回”字的多种写法——整数交换的三种方式

大家好啊，在今天的快乐刷题中，我们遇到了这样一道题目：

题目

写出 三种不同方式的 交换两个整数变量的 函数

交换变量的三种解法

常规方式

想要交换两个变量很简单，第一种方式就是新建一个临时变量，具体流程如下：

具体到c语言代码：

//传递指针实现跨函数修改值
void common(int* a, int* b) {

	int mid = 0;
	
	mid = *a;
	*a = *b;
	*b = mid;

	return;
}

加减法交换

如果在不使用临时变量的情况下，我们可以也利用加减法来实现数值的交换：
我们结合具体的算法进行分析：

// 加减运算交换法

void add_sub(int* a, int* b) {

	*a = *a + *b;
	*b = -*b;
	*b += *a;
	*a = *a - *b;

	return;
}

其具体的运算过程如下：

位运算交换

在了解这个算法前，我们可以先复习一下本方法的主角：异或运算

异或运算简介

异或运算是一种二进制运算，它对两个位进行操作。其运算规则如下：
当两个位不相同时，结果为1。
当两个位相同时，结果为0。
用符号“^”表示异或运算，其真值表如下：

例如，对于两个整数 5 和 3，它们的二进制表示分别为 101 和 011。进行异或运算的过程如下：
101 (5)^ 011 (3) =110 (6)
因此，5 异或 3 的结果是 6。

异或运算的性质

用异或运算实现交换

基于上面的基础知识，我们来看一看以下的算法：

void bit(int* a, int* b) {

	*a = *a ^ *b;
	*b = *b ^ *a;
	*a = *a ^ *b;

	return;
}

具体过程如下：

序号2的超级详细的运算过程如下：

日常使用推荐哪一种运算方法呢？

当然是常规算法啦！
为什么不是看上去更加省内存的 位运算法 或者 加减交换法 呢？

常规方式

优点

• 可读性高：代码非常直观，容易理解和维护。即使是初学者也能快速理解其逻辑。
• 安全性高：不会出现任何溢出或错误情况，非常安全。
• 适用性强：适用于所有情况，包括 a 和 b 指向同一个地址的情况。

缺点

占用额外内存：需要一个临时变量来存储其中一个值，但现代编译器通常会对这种简单的交换操作进行优化，性能非常接近位运算交换。

位运算交换

优点

• 不占用额外内存：不需要临时变量，节省了内存空间，特别是在资源受限的环境中（如嵌入式系统）非常有用。
• 不会溢出：与加减法相比，位运算不会导致整数溢出，因此更加安全。

缺点

• 可读性差：代码较为复杂，需要对位运算的性质有较深的理解。对于不熟悉位运算的开发者来说，可能需要花费更多时间来理解其逻辑。
• 存在不适用的情况：如果 a 和 b 指向同一个地址，会导致 a 和 b 都变为0。
• 性能差异：在某些情况下，位运算可能比简单的临时变量交换稍慢，但这种差异通常可以忽略不计。不过，位运算的复杂性可能会导致编译器优化不如临时变量交换。

推荐使用临时变量交换的原因

在大多数情况下，笔者都推荐使用临时变量来交换两个整数的内容：

• 可读性高：代码更直观，容易理解和维护。
• 安全性高：基本不会出现任何错误情况，非常安全。
• 适用性强：适用于所有情况，无需额外检查。