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C 語言變數交換四大經典方法：從臨時變數到位元運算與堆疊技巧

編輯：關於C

前言

交換兩個變數值是程式設計入門必學操作。除了教科書的「臨時變數法」，C 語言獨特的指標、位元運算、甚至堆疊特性都能實現交換。本文詳細比較四種方法的原理、優缺點與適用場景。

方法一：臨時變數法 (最通用、最推薦)


int a, b, t;
scanf("%d%d", &a, &b);
t = a;
a = b;
b = t;
printf("%d %d\n", a, b);

優點	缺點
邏輯清晰、無副作用、適用所有型別、編譯器優化極好	需額外 4/8 位元組記憶體

方法二：算術運算法 (無臨時變數)


int a, b;
scanf("%d%d", &a, &b);
a = a + b;  // a = a₁ + b₁
b = a - b;  // b = a₁ + b₁ - b₁ = a₁
a = a - b;  // a = a₁ + b₁ - a₁ = b₁
printf("%d %d\n", a, b);

優點	缺點
節省一個變數、展示數學思維	整數溢位風險、浮點數精度損失、可讀性差、現代編譯器優化下無速度優勢

警告：若 a+b 超過 INT_MAX 會導致未定義行為。實務上不推薦。

方法三：指標/輸出順序法 (最簡潔)


int a, b;
scanf("%d%d", &a, &b);
printf("%d %d\n", b, a);  // 直接輸出交換順序，變數本身未變

若真需交換變數值 (如後續運算) 需配合指標函式：


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

方法四：堆疊特性法 (汙語組合/C 語言模擬)

利用「後進先出」 (LIFO) 特性：


// 汙語概念
push a
push b
pop a   // a 獲得原 b
pop b   // b 獲得原 a

C 語言模擬堆疊函式：


#define STACK_SIZE 100
int stack[STACK_SIZE], top = -1;
void push(int v) { stack[++top] = v; }
int pop() { return stack[top--]; }

push(a); push(b);
a = pop(); b = pop();

方法五：XOR 位元運算法 (補充經典)


a = a ^ b;
b = a ^ b;  // b = a ^ b ^ b = a
a = a ^ b;  // a = a ^ b ^ a = b

無溢位風險、無臨時變數
嚴重缺陷：若 &a == &b (同一記憶體位址)，結果會歸零！
現代 CPU 流水線下比臨時變數法慢

綜合比較與建議

方法	速度	安全性	可讀性	推薦指數
臨時變數	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐ (首選)
算術運算	⭐⭐	⭐ (溢位)	⭐⭐	☆ (教學用)
輸出順序	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐ (僅需輸出時)
XOR	⭐⭐⭐	⭐⭐ (同址歸零)	⭐⭐	⭐ (面試題/特殊約束)
堆疊	⭐⭐	⭐⭐⭐	⭐⭐	☆ (教學示範)