【轉】不用臨時變量也能夠交換變量的值

當要交換兩個數的值時，一般的作法是定義一個臨時變量，而後再進行交換。那麼能不能不用臨時變量而交換兩個數的值呢？能夠的！C語言提供的異或運算就能夠實現這樣的操做。 

異或運算符^也稱XOR運算符，它的規則是若參加運算的兩個二進位同號，則結果爲0（假）；異號爲1（真）。即0 ^ 0 = 0, 0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0。 

例：

#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) {     int a = 2, b = 6;     a = a ^ b;     b = b ^ a;     a = a ^ b;     printf("a = %d b = %d\n", a, b);     return 0; }

結果以下：

a = 6 b = 2

分析：

前兩個賦值語句：「a = a ^ b；」和「b = b ^ a；」至關於b = b ^ (a ^ b)，而b ^ a ^ b等於a ^ b ^ b。b ^ b的結果爲0，由於同一個數與相向相^，結果必爲0。所以b的值等於a ^ 0，即a，其值爲2。

再執行第三個賦值語句：「a = a ^ b」。因爲a的值等於(a ^ b)，b的值等於(b ^ a ^ b)，所以，至關於a = a ^ b ^ b ^ a ^ b，即a的值等於a ^ a ^ b ^ b ^ b，等於b。

今天又發現另外兩種方法，特補上。 

方法一

void swap(int *p, int *q) {     *p = *p + *q;     *q = *p - *q;     *p = *p - *q; }

方法二

void swap(int *p, int *q) {     *p = *p + *q - (*q = *p); }

原理爲算術運算符的結合順序爲自左至右。

2007.06.18

 

能夠把異或的三條語句壓縮爲一條： 

a ^= b ^= a ^= b;

要交換三個變量的值，能夠用如下語句：

c = a + c - (a = b, b = c);

2007.09.11

謝謝網友cool8jay指出上面紅色部分的錯誤，下面來分析一下，先看一個示例程序，以下：

#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) {     int a = 1;     int b = 2;     int c = 3;     c = a + c - (a = b, b = c);     printf("a = %d\n", a);     printf("b = %d\n", b);     printf("c = %d\n", c);     return 0; }

編譯運行，結果以下：

a = 2 b = 3 c = 2

可見，最初目標中的c = 1部分沒能實現。因而分析緣由：

《The C Programming Language·Second Edition》P205介紹說，「The additive operators + and - group left-to-right」，即附加運算符加號和減號的結合順序是自左向右；P209介紹說，「A pair of expressions separated by a comma is evaluated left-to-right, and the value of the left expression is discarded. The type and value of the result are the type and value of the right operand」，即逗號表達式的計算順序是從左向右，逗號左邊表達式的值被捨棄，表達式結果的類型和數值是逗號右邊表達式的類型和數值。

既然如此，那結果應該是正確的，爲何還會出錯呢？再來看一下VC6.0下編譯產生的彙編代碼：

7: int a = 1; 00401028 mov dword ptr [ebp-4],1 8: int b = 2; 0040102F mov dword ptr [ebp-8],2 9: int c = 3; 00401036 mov dword ptr [ebp-0Ch],3 10: 11: c = a + c - (a = b, b = c); 0040103D mov eax,dword ptr [ebp-8] 00401040 mov dword ptr [ebp-4],eax 00401043 mov ecx,dword ptr [ebp-4] 00401046 add ecx,dword ptr [ebp-0Ch] 00401049 mov edx,dword ptr [ebp-0Ch] 0040104C mov dword ptr [ebp-8],edx 0040104F sub ecx,dword ptr [ebp-8] 00401052 mov dword ptr [ebp-0Ch],ecx

能夠看到，第11行代碼的執行過程以下：

先把b的值賦給a，再把a和c的值相加，結果放在寄存器ecx中，而後把c的值賦給b，最後再把ecx與b的值相減，結果賦給c。分解爲C語句爲：

a = b; /* a = 2, b = 2 */ ecx = a + c; /* ecx = 5, a = 2, c = 3 */ b = c; /* b = 3, c = 3 */ c = ecx - b; /* c = 2, ecx = 5, b = 3 */

這下就清楚了，原來程序運行時先把逗號左邊表達式的值計算出來丟棄掉，而後再作其它的運算，最開始的錯誤也就錯在了這裏。

好了，既然上面的式子有問題，那有沒有其它正確的方法能一條語句實現三個變量的值的交換呢？恕本人愚鈍，尚未想出來。若是誰知道，請給我留言。在此先致謝！

還有一個問題，也是網友cool8jay提出來的，就是交換三個變量的值（每一個變量值都要改變）應該有兩種狀況，123能夠變爲231或312。我當時想到過，只是以爲能夠類比就沒有說明，如今看來可能會誤導讀者，這裏說明一下。

不用臨時變量順次交換N個變量的值

有N（N>=2）個變量，不使用臨時變量，如何順次交換它們的值？可否只用一條語句實現？如   +---+---+---+---+---+ | a | b | c | d | e | +---+---+---+---+---+ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | +---+---+---+---+---+   要把它變爲   +---+---+---+---+---+ | a | b | c | d | e | +---+---+---+---+---+ | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | +---+---+---+---+---+   怎樣實現？   首先，咱們考慮用異或實現兩個變量的交換，可參考個人這篇文章《 不用臨時變量交換兩個數的值》。用C++寫函數以下：   int &swap(int &a, int &b) {     b = b ^ a;     a = a ^ b;     b = b ^ a;     return b; } 而後能夠把代碼優化爲： int &swap(int &a, int &b) {     b ^= a;     a ^= b;     b ^= a;     return b; } 繼續優化，把三句壓縮爲一句，以下： int &swap(int &a, int &b) {     b ^= a ^= b ^= a;          return b; } 還可再優化，以下： int &swap(int &a, int &b) {     return (b ^= a ^= b ^= a); } 如今來順次交換5個變量的值，以下： swap(a, b);        //返回b swap(b, c);        //返回c swap(c, d);        //返回d swap(d, e);         既然有返回值，那麼能夠寫成鏈式的，以下： swap(a, b);                                 //返回b swap(swap(a, b), c);                        //返回c swap(swap(swap(a, b), c), d);               //返回d swap(swap(swap(swap(a, b), c), d), e);         如今，讓咱們來把swap函數依次用相應的函數體替換掉，以下： e ^= d ^= e ^= swap(swap(swap(a, b), c), d); e ^= d ^= e ^= d ^= c ^= d ^= swap(swap(a, b), c); e ^= d ^= e ^= d ^= c ^= d ^= c ^= b ^= c ^= swap(a, b); e ^= d ^= e ^= d ^= c ^= d ^= c ^= b ^= c ^= b ^= a ^= b ^= a; 好了，最後一個語句就實現了順次交換五個變量的值，寫程序驗證以下： /****************************************************************** * Copyright (c) 2005-2007 CUG-CS * All rights reserved * * 文件名稱：xor.c * 簡要描述：實現五個變量的順次交換 * * 當前版本：1.0 * 做 者：raincatss * 完成日期：2007-10-18 * 開發環境：Windows XP Sp2 + VC6.0 * 我的博客：http://raincatss.cublog.cn/ ******************************************************************/ #include <stdio.h> #define PRINT(A) do {\     printf("%d\n", A);\     } while (0) int main() {     int a = 1;     int b = 2;     int c = 3;     int d = 4;     int e = 5; //    b ^= a ^= b ^= a;        // swap(a, b) //    c ^= b ^= c ^= b;        // swap(b, c) //    d ^= c ^= d ^= c;        // swap(c, d) //    e ^= d ^= e ^= d;        // swap(d, e)     e ^= d ^= e ^= d ^= c ^= d ^= c ^= b ^= c ^= b ^= a ^= b ^= a;     PRINT(a);     PRINT(b);     PRINT(c);     PRINT(d);     PRINT(e);     return 0; } 運行結果以下： 2 3 4 5 1 測試結果正確，達到預約目標。