使用异或运算交换两个任意类型变量

这篇文章中将使用C语言,实现交换两个任意类型变量的功能.说到任意类型用C让人感觉很难做,如果是C++则使用模板函数就轻松搞定:

template<class T> 
inline void      swap(T& t1, T& t2) 
{ T tmp; tmp = t1; t1 = t2; t2 = tmp; 
}

先说下使用^来交换两个整数,其代码看着简单但不容易理解

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

有人说这种写法很奇葩,但我要说的是,异或运算是计算机很常用的操作.搞懂这一算法是熟练掌握异或的基础.关于^交换两整数的理解方式可以按如下方式:

先将a,b当成两个布尔类型,那么a,b会有四种组合

0,0 (1)a ^= b;变成 0,0 (2)b ^= a;变成 0,0 (3)a ^= b;变成 0,0

1,0 (1)a ^= b;变成 1,0 (2)b ^= a;变成 1,1 (3)a ^= b;变成 0,1

0,1 (1)a ^= b;变成 1,1 (2)b ^= a;变成 1,0 (3)a ^= b;变成 1,0

1,1 (1)a ^= b;变成 0,1 (2)b ^= a;变成 0,1 (3)a ^= b;变成 1,1

这样三句代码执行完成后,四种组合中的数值都得到了交换.

即然位运算与BIT相邻数值无关的,那么8个BIT的char类型,16个BIT的short,以及long, long long都可以使用^来交换.

还有人认为这种异或运算只能用于整数类型的交换.实际上异或运算是针对二进制的,既然计算机所有的数据类型都是以二进制进行保存的,那么当然可以用异或运算交换任何数据类型.

最后我的解决方案如下:

 1 #define XYZ_SWAP(i, j) \
   if (&i != &j)\
 2 {\
 3     switch(sizeof(i))\
 4     {\
 5     case 1:\
 6         *(char*)&i ^= *(char*)&j;\
 7         *(char*)&j ^= *(char*)&i;\
 8         *(char*)&i ^= *(char*)&j;\
 9         break;\
10     case 2:\
11         *(short*)&i ^= *(short*)&j;\
12         *(short*)&j ^= *(short*)&i;\
13         *(short*)&i ^= *(short*)&j;\
14         break;\
15     case 4:\
16         *(long*)&i ^= *(long*)&j;\
17         *(long*)&j ^= *(long*)&i;\
18         *(long*)&i ^= *(long*)&j;\
19         break;\
20     case 8:\
21         *(long long*)&i ^= *(long long*)&j;\
22         *(long long*)&j ^= *(long long*)&i;\
23         *(long long*)&i ^= *(long long*)&j;\
24         break;\
25     default:\
26         for (int k = 0; k < sizeof(i); k++)\
27         {\
28             *((char*)&i + k) ^= *((char*)&j + k);\
29             *((char*)&j + k) ^= *((char*)&i + k);\
30             *((char*)&i + k) ^= *((char*)&j + k);\
31         }\
32         break;\
33     }\
34 }
35  
36 void main()
37 {
38     char ca = 10;
39     char cb = 20;
40     XYZ_SWAP(ca, cb);
41  
42     short sa = 10;
43     short sb = 20;
44     XYZ_SWAP(sa, sb);
45  
46     int ia = 10;
47     int ib = 20;
48     XYZ_SWAP(ia, ib);
49  
50     long long lla = 10;
51     long long llb = 20;
52     XYZ_SWAP(lla, llb);
53  
54     float fa = 10.01f;
55     float fb = 2000.89f;
56     XYZ_SWAP(fa, fb);
57  
58     double da = 10.01;
59     double db = 2000.89;
60     XYZ_SWAP(da, db);
61  
62     void* pa = &da;
63     void* pb = &db;
64     XYZ_SWAP(pa, pb);
65 }