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C 关于使用异或运算操作概述

异或运算可以达到交换两数的目的,代码如下:

void swap(int &a, int &b)
{
a = a^b;
b = a^b;
a = a^b;
}

但不推荐使用这种方式,附上常用的临时变量方法对比说明。

临时变量方法:

void swap(int &a, int &b)
{
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}

对于临时变量法,每次赋值只要读取一个变量的值到寄存器,然后再从寄存器写回到另一个变量中即可,前后涉及两次内存写入操作;但是对于异或运算操作,每次都需要读取两个数据到寄存器中,再进行运算操作,之后把结果写回到变量中,前后共需要三次内存写入操作。另外一点,异或操作的代码可读性差。

如果使用C语言实现上述两种方法,并用gcc编译器编译,可以使用命令 gcc -S swap.c 查看相应的汇编代码,临时变量法代码行数更少,另外使用 gcc 编译器时,用异或运算交换数组会出错,参见链接。

在不引入临时变量的基础上,交换两数的值还可以使用三次加减法,代码如下:

void swap(int &a, int &b)
{
a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
}

这种方式同样需要三次内存写入操作,同时代码可读性也较差。

最后附上两张三种方法编译后对应汇编代码对比图(平台:Ubuntu14.04,gcc 4.8.4),图中 swap1.c 文件对应临时变量法,swap2.c 文件对应加减方法,swap3.c 文件对应异或方法。可以看到,临时变量法编译出的汇编代码量最少即效率更高,加减法和异或方法的区别仅仅是计算方式不同而已,操作步骤是一致的。

图1: 临时变量法和加减法汇编代码对比,点击图片查看大图。

图2: 异或方法和加减法汇编代码对比,点击图片查看大图。

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