深切解析各类办法实现两个变量的互换

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小我若是但靠本身，若是置身于集体的关系之外，置身于任何连合公众的巨大思惟的局限之外，就会变成懈怠的、保守的、与生活生计成长相敌对的人。 本篇择要

世界上最讨人厌的一种活就是失败者的来由   互换两个变量是很是古老的话题了，然而本文绝对包管给你新鲜的感触感染！本文涉及到最简单的“不消姑且变量互换两个整数”还涉及到若是哄骗异或来实现两个指针、两个浮点数的互换，要知道指针的浮点数是不容许直接异或运算的哦；同时本文还论说了如何互换用户自定义类型及其指针。

本文美满是小我阐扬之作，迎接广大砖家来拍砖，我小我感触感染文中必定有很多不足，甚至错误之处，这并非我礼让，事实上我写本文的目标就是在挨砖板中成长！新人或许看不懂很多器材，若是你看不懂，那么就不要随便跪拜，因为看不懂的或许底本就是错的，高手看完后若是本文写得还可以，那么请留下好评，以供新手参考本文是否有浏览本文的须要，若是感觉本文美满是垃圾，那么请不要客套，您可以地，露骨地指出本文的错误和不足，让本人在批驳中进步，但请不要进行人身进击，感谢！

筹办工作

  因为本文涉及到互换两个用户自定义类型的变量，为了举例便利，本订婚义如下的Person类（此中省略了拷贝机关函数的重写，因为本文不消到它）:

 

class Person { public: Person（int age ，const char* name）:m_Age（age） { int len = strlen（name）; this->m_Name = newchar[len+1]; strcpy（this->m_Name，name）; } Person（） { this->m_Age = -1; this->m_Name = 0; } void PrintSelf（） { cout<<this->m_Name<<":"<<this->m_Age<<endl; } Person& operator= （constPerson& other） { if （this == &other） { return *this; } else { this->m_Age =other.m_Age; this->m_Name; int len =strlen（other.m_Name）; this->m_Name =new char[len+1]; strcpy（this->m_Name，other.m_Name）; return *this; } } ~Person（） { this->m_Name; } private: int m_Age; char* m_Name; };

 

  为了后文表述便利，这里再定义Person类的两个对象和两个指针，定义如下：

 

PersonyoungMan（18，” young man”）; Person oldMan（81，”old man”）; Person* pYoungMan= &youngMan; Person* pOldMan= &oldMan;

 

最常见的互换两个对象的办法:GeneralSwap

   凡是，我们为了互换两个变量都采取下面的办法来实现，它须要一个姑且变量：

 

template<class T> void GeneralSwap（T& a，T& b） { T temp; temp = a; a = b; b = temp; }

 

   显然人人都知道这个写法，然则我仍然感觉有须要重点申明几点：1、重视函数的参数是引用（也可指针），为什么我就不说了然；2、这个互换函数根蒂根基上是最简单、最通用的，简单到人人都邑写，通用到它几乎可实用于任何数据类型：char ，int ， long ， float， double等各类体系自定义数学类型（无符号的，带符号的），用户自定义数据类型（须要有默认机关函数，不然语句T temp;会报错），以及各类指针（体系自定义类型的指针，和用户自定义类型的指针）。当然用户自定义类型中若是包含了指针数据成员，那么须要重载赋&＃20540;运算符，事实上如许的用户自定义类，你都应当本身重写赋&＃20540;运算符、拷贝机关函数，不然不单不克不及应用GeneralSwap，其他涉及到拷贝和赋&＃20540;的操纵都可能导致失足！

哄骗GeneralSwap互换两个用户自定义对象

  下面深切商量一下关于用户自定义对象的互换题目：针对筹办工作中的Person类的两个对象youngMan和oldMan语句GeneralSwap（youngMan，oldMan）;能实现他们的互换。短短一行代码就能实现将一个18岁的花季少男跟一个81岁的老头子掉包，这像不像是耍魔术啊，呵呵。要重视了，该互换代码虽短，但涉及到默认机关函数的调用（GeneralSwap中的T temp;语句）和赋&＃20540;运算符重载函数的调用（GeneralSwap中的三个赋&＃20540;语句）。

或许您很少这么用吧，事实上在我写本文之前，我都没真正互换过两个自定义的对象，凡是我们都不肯意这么互换两个自定义对象。原因是效力太低！或许你要问，万一有的应用就是须要互换两个自定义的对象怎么办？好办，用指针啊！对，指针的益处就是效力高，为什么C&＃43;&＃43;比java效力高，原因之一就是java作废了指针。下面的第一行代码就是互换两个Person类的指针：

 

GeneralSwap（pYoungMan，pOldMan）; //GeneralSwap（*pYoungMan，*pOldMan）; //效力低

 

  为什么应用指针就效力高了呢？原因是指针就是地址，地址就是整数，于是题目等价于互换两个整数，是以它不调用赋&＃20540;运算符重载函数！只要你在应用法度中始终经由过程指向对象的指针来接见对象，那么互换两个指针就能达到互换对象的目标。重视被注释掉的第二行代码，它是正确的，然则它又回到了互换两个实际对象，其效力低，最好不要这么用！

   对于这个最常见、最简单的GeneralSwap我都空话了一大堆，并且还扯出了一个没几许用的关于用户自定义对象的互换题目，这实属小我思维散射，请砖家们狠狠地拍。

在进行下一个办法之前，再次夸大一点，这个办法的特点是简单、通用！后面的办法都将与之做斗劲。

哄骗加减法实现两个数的互换

   几乎人人都知道还可以哄骗加减法来实现两个数的互换，其代码也异常简单：

 

template<classT> voidAdd_Sub_Swap_1（T& a， T& b） { a= a+b; b= a-b; a = a-b; }

 

  Add_Sub_Swap_1可以用于互换两个整数，但因为涉及加减法，是以稀有据溢出的危险；也可以用于互换浮点数，然则有可能因为舍入误差导致成果不正确。

  Add_Sub_Swap_1不克不及用于互换两个用户自定义的对象，下面的语句编译就经由过程不，编译器告诉你Person类没有定义operator &＃43;等符号：

Add_Sub_Swap_1（youngMan，oldMan）;//编译通不过！

  Add_Sub_Swap_1不克不及用于互换两个指针，语句Add_Sub_Swap_1（pYoungMan，pOldMan）;编译时将报错：error C2110:cannot add two pointers，是的，两个指针不克不及直接做加法运算（减法是可以的）。那么是不是就不克不及哄骗加减法实现两个指针的互换呢？答案是：“可以！”，接下来我将论说如何实现。

哄骗加减法互换两个指针

  Add_Sub_Swap_1不克不及用于互换两个指针，前面我说可以用加减法来实现两个指针的互换，这是有按照的：指针仍然是变量，只不过它是存储通俗变量的地址的变量。只要我们把指针“看作”变量，那么就能实现加法。那么如何把指针“看作”变量呢？答案是：“经由过程强迫类型转换”！指针默示变量的地址，在32位平台上它是一个无符号的整数，是以可以将指针强迫转换为无符号类型的整数。我对上方的Add_Sub_Swap_1进行了改进：

 

template<classT> voidAdd_Sub_Swap_2（T& a， T& b） { *（（ unsigned*）（&a）） = *（（ unsigned*）（&a））+ *（（ unsigned*）（&b））; *（（ unsigned*）（&b）） = *（（ unsigned*）（&a））- *（（ unsigned*）（&b））; *（（ unsigned*）（&a）） = *（（ unsigned*）（&a））- *（（ unsigned*）（&b））; }

 

  哄骗Add_Sub_Swap_2既可以互换两个通俗的整数、浮点数同时它可以互换两个随便率性类型的指针（包含体系预定义类型和用户自定义类型的指针，其实本质上所有指针都属于同一种类型:32位无符号整数类型）。不信您尝尝Add_Sub_Swap_2（pYoungMan，pOldMan）;它能获得正确答案。

  固然Add_Sub_Swap_2解决了Add_Sub_Swap_1无法互换两个指针的题目，然则它仍然无法互换两个用户自定义类型的变量，原因是用户自定义类型没有加减法运算。看来要想用加减法实现两个用户定义类型的互换是不成能的了（除非用户自定义的operator&＃43;和operator-能满足互换两个对象的目标，这很难，除非是很是简单的用户自定义类型，比如你不应用体系类型int非要定义一个MyInt类）。

哄骗异或实现两个整数的互换

同样地，几乎人人都知道哄骗异或来互换两个数，其实现也很是简单：

 

template <class T> void Xor_Swap_1（T& a，T& b） { a = a^b; b = a^b; a = a^b; }

 

  上方的函数的实用性很是有限，它只能互换两个整数（包含char，int，long），要想互换两个浮点数是不可的，因为浮点数不克不及参与位运算，要想互换两个指针也是不可的，编译器不容许你把两个指针拿来做位运算，要想互换两个用户自定义对象也是不可的，因为它仍然不克不及参与位运算。那么是不是哄骗异或互换两个变量就没法用于浮点数、指针和用户自定义的对象了呢？答案是“能”！后面几节我将论说这些题目。

哄骗异或实现两个float和指针的互换

  前面的Xor_Swap_1无法实现两个浮点数和指针的互换，其原因是浮点数和指针均不直接支撑位运算。那么如何才干哄骗异或来互换两个浮点数和指针呢？办法仍然是“强迫类型转换”！因为浮点数在内存中仍然是用一串二进制bit来默示的嘛，只要把浮点数看作（强迫类型转换）二进制bit构成的整数，那么就能进行位运算了，至于指针嘛，处理惩罚办法完全雷同。具体如何做呢，其实现可能是如许的：

 

template <class T> void Xor_Swap_2（T& a，T& b） { *（（unsigned*）（&a））= *（（unsigned*）（&a）） ^ *（（unsigned*）（&b））; *（（unsigned*）（&b））= *（（unsigned*）（&a）） ^ *（（unsigned*）（&b））; *（（unsigned*）（&a））= *（（unsigned*）（&a）） ^ *（（unsigned*）（&b））; }

 

    哄骗这个函数可以互换两个float类型的变量，也可以互换随便率性类型的指针！很是&＃20540;得重视的是：用它互换两个double类型数据或者两个Person类的对象（youngMan，oldMan）均能编译经由过程，然则其成果倒是错的。至于为什么，以及如何解决，这将是我下一节要论说的内容。

哄骗异或实现两个double类型变量和用户自定义变量的互换

   Xor_Swap_2解决了哄骗异或不克不及互换两个float数据和指针的题目，然而它却不克不及正确地互换两个double数据和两个Person类对象。这是为什么呢？原因是函数内部是把参数强迫类型转换成unsigned类型的，而sizeof（float）和sizeof（pointor）的&＃20540;都便是sizeof（unsigned），然则sizeof（double）却不便是sizeof（unsigned），也就是说把double强迫转换成unsigned类型时，产生了“位截断”（在概念是差别与数据截断），那么获得的成果必然就不合错误了。至于无法互换两个Person类对象，其原因也雷同。

  这里我要深切解析一下强迫类型转换是如何产生位截断的，起首看看以下测试的输出成果，重视代码中的注释，为了节俭篇幅，我把&＃20540;得重视的处所都放在注释中了：

 

double a = 1.0，b=2.0; Xor_Swap_2（a，b）;//互换两个double数据 Cout<<a<<b;//输出仍然是1.0和2.0，a，b的值并未改变 Xor_Swap_2（youngMan，oldMan）;//互换两个用户自定义对象 youngMan.PrintSelf（）;//输出young man:81 oldMan.PrintSelf（）;//输出old man:18

 

   可以看出两个double数据并没被互换，而两个Person对象在互换之后产生了怪异现象：产生了81岁的年青人和18岁的老年人！这一点正好申明强迫类型转换时产生了位截断，因为Person类的第一个数据成员m_Age正好是int型，在Xor_Swap_2内部做强迫类型转换时正好取得了两个对象的m_Age成员，于是呈现了两个对象被项目组互换的景象，那么又如何申明两个double数据没有变法呢？事实上两个double数据仍然产生了项目组互换，因为这里的两个double数（a，b）的前4个字节正好雷同，是以看不出项目组互换。

既然我们知道了Xor_Swap_2为什么不克不及用于互换两个double类型的数据和两个用户自定义的数据，那么就有办法对它进行改进。具体改进的思惟就是把参数遵守一个byte一个byte地分别异或，遵守这个思路我实现了如下的函数：

 

template <class T> void Xor_Swap_3（T& a，T& b） { int size = sizeof（T）; for （int i =0;i<size;i++） { *（（unsignedchar*）（&a）+i） = （*（（unsigned char*）（&a）+i）） ^ （*（（unsignedchar*）（&b）+i））; *（（unsigned char*）（&b）+i） =（*（（unsigned char*）（&a）+i）） ^ （*（（unsigned char*）（&b）+i））; *（（unsignedchar*）（&a）+i） = （*（（unsigned char*）（&a）+i）） ^ （*（（unsignedchar*）（&b）+i））; } }

 

    这个版本的函数不仅能互换两个整数、任何指针、float数和double数，更牛&＃36924;的是它能互换两个用户定义类型的变量！事实上它根蒂根基上是在内存一级上操纵数据，而任何类型的数据对象终极都发挥解析为内存对象。这其实就是经由过程内存拷贝实现两个对象的互换的一个版本吧，当然还有哄骗memcpy等手段进行内存拷贝来实现两个变量的互换的，这里我就不赘述了。

停止语

    本篇到此写完了，有种不好的感触感染，因为文中多量应用“强迫类型转换”而这个器材是C&＃43;&＃43;中轻易失足的处所，而我再写本文时，并没有去复习关于强迫类型转换的相干常识，是以愁闷很多处所有潜伏的失足可能，还请各位砖家斧正！