Question

是否可以在C ++中使用具有浮点值的XOR交换算法？

然而维基百科说：

XOR按位运算以交换具有相同数据类型的不同变量的值

但我有点困惑。使用此代码：

void xorSwap (int* x, int* y) {
   *x ^= *y;
   *y ^= *x;
   *x ^= *y;
}

int main() {

   float a = 255.33333f;
   float b = 0.123023f;
   xorSwap(reinterpret_cast<int*>(&a), reinterpret_cast<int*>(&b));
   std::cout << a << ", " << b << "\n";

   return 0;
}

它似乎有效（至少在gcc下），但我担心如果需要这样的做法？

Answer 1

从技术上讲，你要求的可能性，但正如IInspectable明确评论的那样，它会导致UB（未定义行为）。
无论如何，我建议您使用std::swap代替，它是一个专门用于特定数据类型的模板，旨在做好工作。

Answer 2

如果int与float的大小相同，那么它将在任何合理的架构上实际运行。 float中的内存是一组位，您可以解释这些位并使用xor操作完全交换它们。然后，您可以再次将这些位用作正确的float。您引用的引用仅表示您交换的两个值必须属于同一类型，并且都是int s。

但是，在某些体系结构中，这可能导致不同类型的寄存器之间的移动，或者明确地将寄存器刷新到内存。您现在将在几乎任何理智的架构上看到的，使用理智的优化编译器，使用std::swap或带有临时变量的表达式的显式交换实际上更快。

即。你应该写：

float a = 255.33333f;
float b = 0.123023f;
float tmp = a;
a = b;
b = tmp;

或者最好：

float a = 255.33333f;
float b = 0.123023f;
std::swap(a,b);

如果您的架构的标准库作者已确定xor交换确实有益，那么您应该希望最后一个表单将使用它。 xor交换是一种典型的不良习惯，就隐藏在不必要的神秘实现中的意图而言。在严重缺乏优势的情况下，它只能在严重注册缺陷的情况下有效。

Answer 3

那里的代码会调用未定义的行为。将float*强制转换为int*并将其用作此类，在C或C ++中是不合法的。 reinterpret_cast应该用于在具有兼容布局的不相关结构之间进行转换，或者在类型指针和void*之间进行临时转换。

哦，在这种特殊情况下，UB不仅仅是学术上的关注点。编译器可能会注意到xorSwap()没有触及任何float，执行该语言的别名规则允许的优化，并打印出a的原始值和b而不是交换的值。而这甚至没有进入int和float具有不同大小或路线的架构。

如果您想安全地执行此操作，则必须从浮点数memcpy()进入无符号字符数组，在循环中执行XOR，然后再返回memcpy()。这当然会使操作比正常交换慢。当然，基于xor的交换比正常交换更慢。

Answer 4

是：

a）编译器允许的时候可能。

b）标准未定义行为（即未定义行为）的操作

c）关于gcc，实际上效率低于准确说明你想要的东西：

下式给出：

void xorSwap (unsigned int* x, unsigned int* y) {
   *x ^= *y;
   *y ^= *x;
   *x ^= *y;
}

void swapit3(float& a, float&b)
{
  xorSwap(reinterpret_cast<unsigned int*>(&a), reinterpret_cast<unsigned int*>(&b));
}

结果如下：

swapit3(float&, float&):                         # @swapit3(float&, float&)
        mov     eax, dword ptr [rdi]
        xor     eax, dword ptr [rsi]
        mov     dword ptr [rdi], eax
        xor     eax, dword ptr [rsi]
        mov     dword ptr [rsi], eax
        xor     dword ptr [rdi], eax
        ret

而这：

void swapit2(float& a, float&b)
{
  std::swap(a,b);
}

结果如下：

swapit2(float&, float&):                         # @swapit2(float&, float&)
        mov     eax, dword ptr [rdi]
        mov     ecx, dword ptr [rsi]
        mov     dword ptr [rdi], ecx
        mov     dword ptr [rsi], eax
        ret

link：https://godbolt.org/g/K4cazx

C ++ XOR交换浮点值

4 个答案: