C语言——交换

一、C++ 实现:不用指针交换(引用方式)、用指针交换、传值交换(反面例子)

1. 传值交换(错误示范:无法交换实参)

传值方式下,函数形参是实参的副本 ,函数内交换的是副本,实参不会被修改。

cpp 复制代码
#include <iostream>
using namespace std;

// 传值交换(无效)
void swapByValue(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    cout << "函数内:a=" << a << ", b=" << b << endl; // 副本交换成功
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    cout << "交换前:x=" << x << ", y=" << y << endl;
    swapByValue(x, y);
    cout << "交换后:x=" << x << ", y=" << y << endl; // 实参未变
    return 0;
}

输出:

交换前:x=10, y=20

函数内:a=20, b=10

交换后:x=10, y=20

2. 不用指针:引用交换(有效)

引用是变量的别名,函数形参绑定实参的内存地址,操作引用等价于操作原变量。

cpp 复制代码
#include <iostream>
using namespace std;

// 引用交换(不用指针)
void swapByRef(int &a, int &b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    cout << "交换前:x=" << x << ", y=" << y << endl;
    swapByRef(x, y); // 直接传变量,无需地址
    cout << "交换后:x=" << x << ", y=" << y << endl;
    return 0;
}

输出:

交换前:x=10, y=20

交换后:x=20, y=10

3. 用指针:地址交换(有效)

指针存储变量的内存地址 ,通过解引用(*)访问地址指向的变量,从而修改实参。

cpp 复制代码
#include <iostream>
using namespace std;

// 指针交换
void swapByPtr(int *a, int *b) {
    int temp = *a; // 解引用:取a地址指向的值
    *a = *b;       // 把b地址的值赋给a地址
    *b = temp;     // 把temp赋给b地址
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    cout << "交换前:x=" << x << ", y=" << y << endl;
    swapByPtr(&x, &y); // 传变量地址(&符号)
    cout << "交换后:x=" << x << ", y=" << y << endl;
    return 0;
}

输出:

交换前:x=10, y=20

交换后:x=20, y=10

二、用指针与不用指针(引用)的区别与联系

1. 区别
维度 用指针(swapByPtr) 不用指针(swapByRef)
参数类型 int*(地址类型) int&(引用类型)
传参方式 传变量地址(&x, &y) 直接传变量(x, y)
访问变量 需解引用(*a) 直接用变量名(a)
空值支持 可指向空(nullptr) 必须绑定有效变量,不可为空
重定向能力 可重新赋值指向其他变量(a = &z) 一旦绑定,不可更改指向
语法复杂度 需处理地址和解引用,稍繁琐 语法简洁,接近普通变量操作
2. 联系
  1. 本质都是间接访问:指针通过地址间接访问变量,引用作为别名间接操作原变量,最终都能修改实参(避免传值拷贝的无效性)。
  2. 底层逻辑相通:引用的底层实现通常由编译器转化为指针(语法糖),二者均基于内存地址操作。
  3. 效率一致:都无需拷贝变量副本,仅传递地址 / 别名,性能开销极小。
  4. 功能等价:均可实现 "交换两个数" 的核心需求(传值方式无法实现)。

总结

  • 传值交换因拷贝副本无法修改实参,仅用在无需修改原变量的场景。
  • 引用是 "语法糖",比指针更简洁安全;指针更灵活(可空、可重定向),但需注意空指针风险。
  • 二者核心都是通过内存地址间接操作变量,实现对实参的修改。
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