硬核C进阶：如何实现万能“两数交换”宏 ?

时间：2020-09-14 23:26:38

关键字： C语言嵌入式

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[导读]今天主要是跟大家分享几个交换两数的宏，他们的实现或许会给你带来新的启发和收获！

1、聊一聊

推荐大家去听一下westlife翻唱的,一个人的成功离不开身边一直鼓舞和支持你的人！

今天主要是跟大家分享几个交换两数的宏，他们的实现或许会给你带来新的启发和收获，同时欢迎大家文末分享留言讨论！

2、平民模式

交换两个数的功能应该在编码过程中都遇到过，大部分的人都会使用常规的方式，用第三个临时变量来进行处理，比如下面实现:

1void SWAP(int *p,int *q)
2{
3    int temp;
4    temp = *p;
5    *p = *q;
6    *q = temp;
7}

如果喜欢干脆一点的小伙伴，估计直接定义一个变量就交换过来了，甚至不会去封装成函数，确实也挺省事的。

同时大家也有体会，如果封装成了函数也并不是万能的，当两个数是浮点类型，还得重新定义一个函数，一个SWAP_int,一个SWAP_float。

如果你还是比较钟情该版本可以考虑如下实现:

 1#include 
 2#include 
 3
 4#define SWAP(a,b,type) \
 5            { type c = 0;\
 6              c = a,a = b,b = c;\
 7             }
 8/***************************************
 9  * Fuction:main
10 * Decri  :运算交换
11 * Author :(欢迎关注公众号:最后一个bug) 
12***************************************/
13int main(int argc, char *argv[]) {
14
15    int a  = 11;
16    int b  = 88;
17
18    float af = 11;
19    float bf = 88;
20
21    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
22    SWAP(a,b,int);
23    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
24
25    printf("af = %f,bf = %f\n",af,bf);
26    SWAP(af,bf,float);
27    printf("af = %f,bf = %f\n",af,bf);
28
29   return 0;
30}

输出结果：

好吧，那么C程序中到底有没有办法实现一个与类型无关万能一点的方法呢?继续往下看。

2、花哨模式

我们先不考虑与类型无关，看看除了临时存储方式，还有没有其他办法实现两数交换，有研究过的小伙伴立马会想到两种办法，分别是"运算交换"和"异或交换"，直接上代码！

异或交换

 1#include 
 2#include 
 3
 4#define SWAP0(a,b) \
 5           a= a^b,\
 6           b= a^b,\
 7           a= a^b
 8/***************************************
 9 * Fuction:main
10 * Decri  :异或交换
11 * Author :(欢迎关注公众号:最后一个bug) 
12 ***************************************/
13int main(int argc, char *argv[]) {
14
15    int a = 11;
16    int b = 88;
17
18    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
19    SWAP0(a,b);
20    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
21
22    return 0;
23}

输出结果：

运算交换

 1#include 
 2#include 
 3
 4#define SWAP1(a,b) b=(a+b)-(a=b);
 5/***************************************
 6 * Fuction:main
 7 * Decri  :运算交换
 8 * Author :(欢迎关注公众号:最后一个bug) 
 9***************************************/
10int main(int argc, char *argv[]) {
11
12    int a  = 11;
13    int b  = 88;
14
15    float af = 11;
16    float bf = 88;
17
18    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
19    SWAP1(a,b);
20    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
21
22    printf("af = %f,bf = %f\n",af,bf);
23    SWAP1(af,bf);
24    printf("af = %f,bf = %f\n",af,bf);
25
26   return 0;
27}

输出结果：

小节一下：

异或方法只能用于整形数据，而浮点表示无能为力，不过可以考虑把浮点数据指针强制转为整形来处理，和后面的内存交换思想是一致的。
而对于运算交换，上面使用的是减法运算，也有乘除法的，不过真没必要，同时上面的表达式利用了运算从左到右的特点比较精妙的完成转化！
交换部分相应的汇编代码bug菌跟大家贴在了下面，大家可以研究一下！不过对于运算交换存在运算过程的数据溢出问题，所以也是非常需要注意的！

3、高端玩家

这里主要是分享几个可以适应各种数据类型的交换实现办法，之前bug菌跟大家聊到过C语言所有数据在内存中都是不会由于数据类型而发生变化的。

那个基于这个思想我们把所有的数据转化为byte来进行交换处理，这样就可以适应各种数据类型了！直接上代码！

参考demo：

 1#include 
 2#include 
 3
 4#define SWAP0(a,b) \
 5            a= a^b,\
 6            b= a^b,\
 7            a= a^b
 8
 9#define SWAP2(a,b) \
10            { unsigned tempBuf[10];\
11              memcpy(tempBuf,&a,sizeof(a)); \
12              memcpy(&a,&b,sizeof(b)); \
13              memcpy(&b,tempBuf,sizeof(b));\
14             }
15
16#define SWAP3(a,b) \
17        { (sizeof(a) == sizeof(unsigned char)) ? SWAP0(*(unsigned char*)&a,*(unsigned char*)&b) :\
18          (sizeof(a) == sizeof(short)) ? SWAP0(*(short*)&a,*(short*)&b) :\
19          (sizeof(a) == sizeof(unsigned int)) ? SWAP0(*(unsigned int*)&a,*(unsigned int*)&b) :\
20          (sizeof(a) == sizeof(unsigned long long)) ? SWAP0(*(unsigned long long *)&a,*(unsigned long long *)&b):0;\
21         }  
22/***************************************
23  * Fuction:main
24 * Decri  :适应多种数据类型 
25 * Author :(欢迎关注公众号:最后一个bug) 
26***************************************/
27int main(int argc, char *argv[]) {
28
29    char ac  = 11;
30    char bc  = 88;
31
32    short a  = 11;
33    short b  = 88;
34
35    float af = 11;
36    float bf = 88;
37    printf("//***********SWAP2*********\n");
38    printf("ac = %d,bc = %d\n",ac,bc);
39    SWAP2(ac,bc);
40    printf("ac = %d,bc = %d\n",ac,bc);
41
42    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
43    SWAP2(a,b);
44    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
45
46    printf("af = %f,bf = %f\n",af,bf);
47    SWAP2(af,bf);
48    printf("af = %f,bf = %f\n",af,bf);
49
50    printf("//**********SWAP3************\n");
51    printf("ac = %d,bc = %d\n",ac,bc);
52    SWAP3(ac,bc);
53    printf("ac = %d,bc = %d\n",ac,bc);
54
55    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
56    SWAP3(a,b);
57    printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
58
59    printf("af = %f,bf = %f\n",af,bf);
60    SWAP3(af,bf);
61    printf("af = %f,bf = %f\n",af,bf);
62
63   return 0;
64}