本文记录了不使用中间变量交换2个变量的value,很多的网络留言说是直接异或运算就可以了,而且效率很高,是真的吗?

这里简单的说一下我的环境:Win7 32位,Qt creator 5.4.1 编译器MinGW4.9.2 32bit 调试器:GNU GDB 7.8


关于这个问题,网络上面有很多的解释,3种方法,我这里给比较一下各自的优缺点,然后简单分析一下汇编代码,分析代码如下:

#include <stdio.h>
void swap1(int &a,int &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void swap2(int &a,int &b)
{
a += b;
b = a - b;
a -= b;
}
void swap3(int &a,int &b)
{
a ^= b;//使用异或运算符
b ^= a;
a ^= b;
}
//这是第三种的缺点,不能交换float
/*void swap3float(float &a,float &b)
{
a ^= b;//使用异或运算符
b ^= a;
a ^= b;
}*/ void swap3char(char &a,char &b)
{
a ^= b;//使用异或运算符
b ^= a;
a ^= b;
} int main(void)
{
int a1 =,b1 =;
int a2 =,b2 =;
int a3 =,b3 =;
int a = ,b=;
swap1(a1,b1);
swap2(a2,b2);
swap3(a3,b3);
printf("a1 = %d,b1 = %d\n",a1,b1);
printf("a2 = %d,b2 = %d\n",a2,b2);
printf("a3 = %d,b3 = %d\n",a3,b3); swap2(a,b);
printf("a = %d,b = %d\n",a,b); // float a4=1.25,b4=2.51;
// swap3float(a4,b4);
// printf("a4 = %f,b4 = %f\n",a4,b4); char a5 = 'a',b5 = 'b';
swap3char(a5,b5);
printf("a5 = %c,b5 = %c\n",a5,b5);
return ;
}
/*
* 三种交换方式,第一种属于教科书的方式,属于低级的
* 第二种,加减运算时,可能会导致数据的溢出
* 第三种方法最优。(但是float类型的不能交换)
*/ /*
a1 = 2,b1 = 1
a2 = 4,b2 = 3
a3 = 6,b3 = 5
a = 1,b = 2147483647
a5 = b,b5 = a
Press <RETURN> to close this window... */

通过上面的代码展示,你会发现,啊,原来最高效的运算是异或运算啊。定论别下的太早。看完下面的汇编,我想你心里就有数了。你不必知道汇编的语句,你只要会数代码的行数就OK了。


方法1,号称最笨的方法。汇编代码如下:


方法2,使用+-运算解决,汇编如下:


方法3,直接异或运算,汇编代码如下:


小结:

在我没有查看汇编代码以前,我也轻易了相信了网络上的留言,甚至某些书籍。在我写博客以前,我还在相信方法3是最高效的,因为它的思维最接近机器的运算的思维。我还在他人的面前显摆过自己。但是,现在,我明白了,只有代码会说实话。swap2和swap3的有效汇编代码都在21行,而swap1的只有14行,相互差距7行代码,当然了,如果你的变量开销很大的话,那么swap3是很好的,swap2也不错,就是注意一下运算的时候不要溢出就可以了。当然了,算法的好坏,都是相对了,要看具体的环境情况。现在我想说,遇到什么知识,能自己测试的,可以测试一下,实践是检验真理的唯一标准。


修改日期20150601:

昨天睡的时候又在想这个问题,谁让咱是强迫症呢,觉得自己的想法太简单了,没有用时间来测试一下。今天看到1楼BYSF-XF的评论,更加让我下定决心用时间来测试一下了。测试的结果更是让我意外。我的环境已经在前面补充出来了。

首先是1楼的源码测试,结果如下,测试次数:0x7FFFFFFF:

从结果中,在我的环境上看到:使用swap4异或的效率确实不怎么好。我的机器和我的人一样笨笨的,接下来次数小一点吧,如下:

我使用了一个const常量来控制次数,这么多次,记得把下面的for循环也修改了。可以看到测试数据还是swap4异或很不理想。


修改日期20150602:

今天得到1楼BYSF-XF的测试反馈,测试结果在3楼,我把结果移植到这里了。从下面的结果看,不同的编译器,会产生不同的效果。而且debug和release的区别更是显著,这主要是因为debug是调试用的,编译器没有对程序进行优化处理,而release是发布版本,编译器对程序都做了优化处理,使程序更快更小,所以最后产生0的结果,也就不意外了。

好了,本人只是闲的没事儿,喜欢纠结。如果您有什么好的发现,还请留言讨论,一起探索。有时候存有一颗质疑的心,还是会发现新东西的。


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