C 語言巨集交換陷阱：為何 a=a+b;b=a-b;a=a-b; 會失效？

問題現場

實作全排列時發現兩種 swap 巨集行為不一致：

// 版本 1：算術交換（無需暫存變數）
#define swap(a,b) {a=a+b; b=a-b; a=a-b;}

// 版本 2：暫存變數交換
#define swap(a,b) {tmp=a; a=b; b=tmp;}

版本 1 輸出 2 1、1 2（正確），版本 2 輸出 2 1、1 0（錯誤）。

根本原因分析

當傳入參數為同一個變數（如 swap(arr[1], arr[1])）時：

• 版本 1：a=a+b 讓 a 變 2倍，但 b 同步變化（因為是同一記憶體），導致後續 b=a-b 變 0，最終全歸 0。
• 版本 2：引入獨立 tmp，先備份原值，再賦值，不受同一變數影響。

除錯驗證

假設 a[1] = 2，呼叫 swap(a[1], a[1])：
版本 1 步驟：
  a = a + b  → a=4, b=4 (同一記憶體)
  b = a - b  → b=0
  a = a - b  → a=0
結果：數值歸零，交換失敗。

最佳實踐建議

1. 優先使用函式而非巨集：型別安全、可除錯、支援內聯最佳化。
2. 若必須用巨集，採用暫存變數版本，並用 do { ... } while(0) 包裹避免語法陷阱：

#define SWAP(type, a, b) \
    do { type tmp = (a); (a) = (b); (b) = tmp; } while(0)

3. 陣列元素交換時，檢查索引是否相同，相同則略過交換。

本文轉載自 “實踐心得” 博客，原文出處：https://zhangjiabin.blog.51cto.com/2325830/1288273