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 }

这里使用了个宏定义来实现不同类型的两个变量的交换.还有就是假设long占用4个字节.