不使用 临时变量交换两个变量的值(SWAP)【原理分析】

前不久看到优快云上有位兄台发了篇文章,说不不使用 临时变量交换两个变量的值,实现一个SWAP函数。

那位兄台原文里说是针对int整形数的交换。

实现函数如下:


void deep_swap(int *x,int *y)
{
     *x = *x ^ *y;
     *y = *x ^ *y;
     *x = *x ^ *y;

}


其文章里并没有说明实现的原理,这里我来说下原理。

其实这个交换函数,用C++中的模板函数来实现的话,针对哪种类型的数据都是可以的。都可以实现数据交换,不仅仅是整型。

因为这个是二进制的深层次的交换。不管是什么类型,只要二进制是一样的,那呈现出来的数据也是一样的吧。

原理如下:

其实原理很简单:

    约定:

        我们用 X 来表示上面 函数提到的 *x ;

        我们用 Y 来表示上面 函数提到的 *y ;

        用 Xr 来表示,最后交换的 *x 的值;

        用 Yr 来表示,最后交换的 *y 的值;


假定:

        X : 110101
        Y: 011010
  第一行执行结果:
  第二行执行结果,其实是:
    (Yr =110101 ^ 011010 ^ 011010 )
            = X^Y^Y = X^(Y^Y) = X^0
            = X;
第三行执行结果其实是:
        (Xr = 110101 ^ 011010^ 110101 ^ 011010 ^ 011010 )
            =( X^Y ) ^ (X^ (Y^Y) )
            = X^Y ^ X^ 0
            = Y (X^X) ^ 0
            = Y;


这里其实用到了3个概念:

       1. 就是两个 相等的数 异或的结果是 0;

       2. 任何一个数 与 0 异或 ,结果就是这个数;

       3. 奇数个相等的数异或,结果还是这个数;


     



<think>好的,用户让我实现一个用指针交换两个整数的功能。首先,我得回忆一下指针的基本概念。指针是用来存储变量地址的,通过指针可以直接操作内存中的数据。交换两个整数的话,通常的函数参数是按传递的,所以直接传的话,函数内部修改会影响外部的变量。这时候就需要用指针来传递变量的地址,这样在函数内部通过解引用指针来修改实际变量。 用户可能已经了解基本的变量交换方法,比如使用临时变量,但这里需要用到指针,所以得确保他们理解指针的作用。可能他们遇到的常见问题是,为什么有时候交换起作用,可能是因为没有正确使用指针或者没有理解参数传递的方式。 接下来,我需要考虑如何用指针来实现交换。基本的步骤应该是:定义一个交换函数,参数是两个整数指针。在函数内部,通过临时变量存储其中一个指针指向的,然后进行交换。例如,temp = *a; *a = *b; *b = temp; 这里需要注意指针是否为NULL,否则解引用空指针会导致程序崩溃。过通常在这种基础问题中,可能会涉及错误处理,但如果有必要的话可以添加检查。 然后,用户可能需要示例代码和解释。代码结构应该包括函数声明、主函数中调用交换函数,并展示交换前后的。需要确保指针正确传递,比如在调用swap函数时传递变量的地址,即使用&操作符。 另外,用户可能会混淆指针和地址的概念,所以在解释时需要明确说明,函数参数是指向整数的指针,调用时传入的是变量的地址,这样函数才能修改原变量。同时,需要强调指针解引用的操作,即通过*指针来访问或修改指向的。 可能的疑问点:为什么用全局变量或者返回?这时候需要解释,使用指针可以直接修改内存中的,而需要返回,尤其是当需要修改多个变量的时候,指针方法更有效。 最后,测试用例也很重要,比如交换两个正数、负数、零等同情况,确保代码的健壮性。过在这个简单的例子中,可能只需要展示基本的交换过程即可。 总结下来,我需要分步骤解释指针交换原理,给出示例代码,并详细注释每个部分的作用,确保用户理解指针在函数参数传递中的应用。</think>以下是使用C语言通过指针交换两个整数的实现及详细解释: --- ### **原理分析** 交换两个变量需要**直接修改内存中的数据**。通过指针传递变量的地址,可以在函数内部访问并修改原始变量。 --- ### **完整代码** ```c #include <stdio.h> // 交换函数:接收两个整型指针 void swap(int *a, int *b) { int temp = *a; // 临时变量存储a指向的 *a = *b; // 将b的赋给a指向的内存 *b = temp; // 将临时变量(原a的)赋给b指向的内存 } int main() { int x = 10, y = 20; printf("交换前:x = %d, y = %d\n", x, y); swap(&x, &y); // 传递x和y的地址 printf("交换后:x = %d, y = %d\n", x, y); return 0; } ``` --- ### **代码解释** 1. **函数 `swap`**: - **参数**:两个整型指针 `int *a` 和 `int *b`,分别接收变量的地址。 - **操作**: - 通过 `*a` 和 `*b` 直接操作原始变量。 - 使用临时变量 `temp` 暂存 `*a` 的,避免直接覆盖。 2. **主函数 `main`**: - 定义变量 `x` 和 `y` 并初始化。 - 调用 `swap(&x, &y)` 传递变量地址,确保函数修改的是原始数据。 - 打印交换前后的结果验证功能。 --- ### **输出示例** ``` 交换前:x = 10, y = 20 交换后:x = 20, y = 10 ``` --- ### **关键点** 1. **指针的作用**:直接访问内存地址,避免传递的副本问题。 2. **地址操作符 `&`**:`swap(&x, &y)` 中 `&` 获取变量地址。 3. **解引用操作符 `*`**:在函数内通过 `*a` 和 `*b` 修改原始变量。 --- ### **常见问题** - **错误写法**:若直接传递 `swap(x, y)`,函数内部无法影响外部变量。 - **空指针风险**:若传入 `NULL` 指针会导致程序崩溃(实际代码可添加判空逻辑)。
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