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。

#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。

#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。

#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。