Question

我现在已经意识到，在我的许多代码中，我将有2或3个这样的函数：

void swap(int* a, int* b)
{
    int t = *a;
    *a = *b;
    *b = t;
}

每个都有自己的指针类型。我想知道的是，如果有一种方法来交换数组的两个元素，例如，无论数组类型如何？

Answer 1

是的，但您必须告诉swap代码元素有多大：

void generic_swap(void *v1, void *v2, size_t size)
{
    char temp[size];
    memmove(temp, v1, size);
    memmove(v1, v2, size);
    memmove(v2, temp, size);
}

这为临时空间使用VLA（可变长度数组 - C99的一个功能和C11的可选功能）。本地数组temp的大小在运行时由函数参数size控制。如果您不信任您的用户不要求交换多兆字节的数据，则可以使用动态内存分配，或者仅在大小超过1千字节时使用动态内存分配。

或者：

void generic_swap(void *v1, void *v2, size_t size)
{
    size_t chunk = (size > 1024) ? 1024 : size;
    size_t offset = 0;
    char *s1 = v1;
    char *s2 = v2;
    char  temp[chunk];
    while (size > 0)
    {
        size_t length = (size > chunk) ? chunk : size;
        memmove(temp, s1 + offset, length);
        memmove(s1 + offset, s2 + offset, length);
        memmove(s2 + offset, temp, length);
        size -= length;
        offset += length;
    }
}

或者：

void generic_swap(void *v1, void *v2, size_t size)
{
    void *v3 = malloc(size);
    if (v3 != 0)
    {
        memmove(v3, v1, size);
        memmove(v1, v2, size);
        memmove(v2, v3, size);
        free(v3);
    }
}

循环版本避免了动态内存分配的开销，并且不会比在三个操作中复制所有内容慢得多。有多种方法可用于调整循环代码 - 另请参阅comments rici有关如果您发现交换代码是瓶颈的其他优化方法。您可以自由选择小于1024字节的小尺寸; 64或128也是可行的，并且你不一定在函数中需要VLA。

交换两个整数：

int i = 37;
int j = 99;

swap_generic(&i, &j, sizeof(i));

交换两个char数组：

char data[80] = "A tabloid writer's nightmare on steroids";
char info[80] = "Obsequiousness will get you nowhere fast";

swap_generic(data, info, sizeof(data));

等。请注意，数组需要具有相同的大小 - 或者更准确地说，您指定的大小需要是较小的数组的大小才能安全。

如果您愿意危险地生活，可以使用memcpy()代替memmove() - 尽管在这种情况下危险是有限的。（如果您将对象与自身交换，则会调用未定义的行为。否则，它是安全的。）使用memmove()始终有效;使用memcpy()通常有效。我更喜欢'总是'到'大多数'。

三种算法的测试工具

编译，例如：

gcc -O3 -g -std=c11 -Wall -Wextra -Werror -DUSE_GENSWAP_3 swap89.c -o swap89

使用Valgrind运行时，代码会获得干净的健康状况。

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#if !defined(USE_GENSWAP_1) && !defined(USE_GENSWAP_2) && !defined(USE_GENSWAP_3)
#define USE_GENSWAP_1
#endif

extern void generic_swap(void *v1, void *v2, size_t size);

#ifdef USE_GENSWAP_1
void generic_swap(void *v1, void *v2, size_t size)
{
    char temp[size];
    memmove(temp, v1, size);
    memmove(v1, v2, size);
    memmove(v2, temp, size);
}
#endif

#ifdef USE_GENSWAP_2
void generic_swap(void *v1, void *v2, size_t size)
{
    size_t chunk = (size > 1024) ? 1024 : size;
    size_t offset = 0;
    char *s1 = v1;
    char *s2 = v2;
    char  temp[chunk];
    while (size > 0)
    {
        size_t length = (size > chunk) ? chunk : size;
        memmove(temp, s1 + offset, length);
        memmove(s1 + offset, s2 + offset, length);
        memmove(s2 + offset, temp, length);
        size -= length;
        offset += length;
    }
}
#endif

#ifdef USE_GENSWAP_3
void generic_swap(void *v1, void *v2, size_t size)
{
    void *v3 = malloc(size);
    if (v3 != 0)
    {
        memmove(v3, v1, size);
        memmove(v1, v2, size);
        memmove(v2, v3, size);
        free(v3);
    }
}
#endif

static size_t min_len(size_t x, size_t y) { return (x < y) ? x : y; }

static void dump_long_buffer(const char *tag, size_t length, char buffer[length])
{
    int maxpadlen = strlen(tag) + sizeof(" = ") - 1;
    printf("%s = ", tag);
    size_t offset = 0;
    int padlen = 0;
    while (length > 0)
    {
        int linelen = min_len(length, 80 - maxpadlen - sizeof("[]\n"));
        printf("%*s[%.*s]\n", padlen, "", linelen, buffer + offset);
        offset += linelen;
        length -= linelen;
        padlen = maxpadlen;
    }
}

int main(void)
{
    int i = 37;
    int j = 99;

    printf("i = %d; j = %d\n", i, j);
    generic_swap(&i, &j, sizeof(i));
    printf("i = %d; j = %d\n", i, j);

    char data[80] = "A tabloid writer's nightmare on steroids";
    char info[80] = "Obsequiousness will get you nowhere fast";

    printf("data = [%s]\ninfo = [%s]\n", data, info);
    generic_swap(data, info, sizeof(data));
    printf("data = [%s]\ninfo = [%s]\n", data, info);

    char maxibuff1[2560];
    char maxibuff2[2560];

    for (size_t k = 0; k < sizeof(maxibuff1); k++)
    {
        maxibuff1[k] = k % 64 + '!';
        maxibuff2[k] = 'z' - k % 64;
    }

    /* The aligned output is mostly the result of serendipity */
    dump_long_buffer("maxibuff1", sizeof(maxibuff1), maxibuff1);
    dump_long_buffer("maxibuff2", sizeof(maxibuff2), maxibuff2);
    generic_swap(maxibuff1, maxibuff2, sizeof(maxibuff1));
    dump_long_buffer("maxibuff1", sizeof(maxibuff1), maxibuff1);
    dump_long_buffer("maxibuff2", sizeof(maxibuff2), maxibuff2);

    return 0;
}

示例输出（每种算法的结果相同）：

i = 37; j = 99
i = 99; j = 37
data = [A tabloid writer's nightmare on steroids]
info = [Obsequiousness will get you nowhere fast]
data = [Obsequiousness will get you nowhere fast]
info = [A tabloid writer's nightmare on steroids]
maxibuff1 = [!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`]
            [!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`]
…
            [!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`]
maxibuff2 = [zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba`_^]\[ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA@?>=<;]
            [zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba`_^]\[ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA@?>=<;]
…
            [zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba`_^]\[ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA@?>=<;]
maxibuff1 = [zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba`_^]\[ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA@?>=<;]
            [zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba`_^]\[ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA@?>=<;]
…
            [zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba`_^]\[ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA@?>=<;]
maxibuff2 = [!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`]
            [!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`]
…
            [!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`]

Answer 2

作为Jonathan Leffler的最佳答案的补充，如果使用gcc，你可以将它作为一个宏来做：

#define SWAP(a,b) \
  ({  __auto_type _store = (a); \
    (a) = (b); \
    (b) = _store; })

这使用了__auto_type C扩展来避免必须提供类型，但它不适用于evry编译器，请参阅https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Typeof.html。

在定义_store变量

时，它还会略微污染命名空间

C中的通用数组元素交换

2 个答案:

三种算法的测试工具