c++中如何交换两个数的值_c++交换变量方法汇总

冰火之心

发布时间：2026-01-02 09:50:56

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std::swap 是最安全直接的交换方式，适用于内置类型、STL 容器及满足可移动/复制的自定义类型，经高度优化且规避溢出、自交换等未定义行为；应避免手写加减或异或交换，对自定义类需在同命名空间提供 noexcept 非成员 swap 函数以支持 ADL。

c++中如何交换两个数的值_c++交换变量方法汇总

用 `std::swap` 是最安全直接的方式

绝大多数情况下，直接调用 std::swap 就够了。它对内置类型、STL 容器、自定义类型（只要满足可移动或可复制）都适用，且经过高度优化，编译器通常会内联为几条汇编指令。

常见错误是自己手写交换逻辑，结果引入未定义行为（比如用加减法溢出，或异或操作对同一变量取地址）。而 std::swap 完全规避这些风险。

int a = 5, b = 10;
std::swap(a, b); // a 变成 10，b 变成 5

无需包含额外头文件（C++11 起已被多数标准库自动引入，但显式 #include 更稳妥）
对自定义类，若已定义移动构造/赋值，std::swap 会自动使用移动语义，性能更好
不建议对 volatile 或位域成员使用 std::swap，它不保证原子性或特殊内存语义

手动实现交换时，避免用算术或异或技巧

网上常看到用加减或异或实现“不借助临时变量”的交换，但它们有严重缺陷，实际项目中应禁用。

// ❌ 危险：可能溢出，且当 a 和 b 指向同一对象时行为未定义
a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
// ❌ 危险：当 a 和 b 是同一变量时（如 swap(x, x)），结果为 0
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;

加减法在 int 溢出时触发未定义行为（UB），尤其在 -ftrapv 或某些嵌入式平台会崩溃
异或技巧要求 a 和 b 地址不同；若传入 swap(x, x)，结果是 x = 0
现代 CPU 寄存器充足，临时变量开销几乎为零；所谓“省空间”纯属过时认知

需要泛型或自定义交换逻辑时，重载 `swap` 函数

如果你写了一个类，并希望它能被 std::swap 高效处理，应在类所在命名空间中提供非成员 swap 函数（ADL 友好），而不是特化 std::swap。

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struct MyData {
    std::vector data;
    int id;
};
// 正确：在 MyData 同一命名空间中定义
void swap(MyData& a, MyData& b) noexcept {
using std::swap;
swap(a.data, b.data);
swap(a.id, b.id);
}

这样调用 std::swap(a, b) 时，ADL 会找到你定义的版本
务必标记 noexcept，否则容器（如 std::vector::resize）可能拒绝使用移动语义
内部仍优先复用 std::swap，避免重复实现；对成员用 using std::swap; 确保正确调用其重载版本

指针、引用或容器元素交换要注意解引用和有效性

交换指针本身和交换指针所指内容是两回事；同样，交换 std::vector 元素时，别误以为是在交换迭代器。

int x = 1, y = 2;
int* p = &x, *q = &y;
std::swap(p, q); // ✅ 交换指针值：p 现在指向 y，q 指向 x
std::swap(p, q); // ✅ 交换所指内容：x 和 y 的值互换
std::vector v = {10, 20};
std::swap(v[0], v[1]); // ✅ 安全，下标合法时等价于 std::swap(v.at(0), v.at(1))