如何在预处理器中交换两个数字？答案

【问题标题】：How to swap two numbers in preprocessor?如何在预处理器中交换两个数字？
【发布时间】：2016-03-13 14:05:13
【问题描述】：

我尝试制作应该交换参数值的 makro。我的代码：

#include <iostream>

using namespace std;

#define swap(x,y)     \
x = x * y;              \
y = x / y;              \
x = x / y;              

int main() {

    int a = 1;
    int b = 2;

    swap(a,b);

    cout << "a: " << a << ", b: " << b << endl; // a = 2 and b = 1

    system("pause");
    return 0;
}

我是 C++ 新手，谁能告诉我为什么我不能那样做？

【问题讨论】：

为什么是宏？为什么不简单地std::swap？
swap(2, 4) 会产生什么结果？这些不是变量，因此根本无法交换。您想更改其余代码中2 和4 的含义吗？
这个宏很容易出错。编译失败的情况很多。
@Cleo 您希望swap(2,4); 的实际结果是什么？那4现在是新的2，反之亦然？你应该和一些有经验的数学家彻底讨论。
对于数字类型，您可以查看this answer for C。然而，在 C++ 中使用这样的宏简直是一个可怕的想法，因为它很容易出错。

标签： c++

【解决方案1】：

您不能这样做，因为当宏展开时，“参数”会被替换原样。所以你的宏在展开后会是这样的

2 = 2 * 4;
4 = 2 / 4;
2 = 2 / 4;

换句话说，您尝试将值分配给一个值，这是没有意义的。

一种解决方案是改用变量，但我推荐的一种方法是避免使用预处理器宏，而是创建一个“正确”执行此操作的inline 函数。或者，您知道，只需使用std::swap。

哦，还有一件事：你说你想“在预处理器中交换两个数字”。这不可能。预处理器不做任何事情，它只是用宏的主体替换宏调用，以创建编译器看到的代码并编译成可执行代码，因此无论如何您所做的计算都是在运行时完成的。如果你想在编译时做某事（而不是通过预处理器），那么你应该查看 templates 和 constexpr。

【讨论】：

@Cleo 函数怎么样？
好的，但我必须在宏中完成该任务，我不能使用第三个值。这可能吗？
@Cleo 如果您必须使用扩展为代码的宏以仅使用实际值交换值（我猜是学校作业？）那么您需要想出另一种不赋值的方式。

【解决方案2】：

std::swap 做你想做的事。

如果您的任务确实是为此编写一个宏，请编写一个使用该函数的宏。但请做好准备，您的老师可能不喜欢这种解决方案。

#define swap(x, y) std::swap(x, y)

如果要避免使用std::swap，也可以将元组(x, y)赋值给(y, x)：

#define swap(x, y) std::tie(y, x) = std::make_tuple(x, y)

【讨论】：

好的，谢谢，但是.. 它是整数，是的。这适用于没有种姓的每一种变量吗？
它适用于可以重新分配新值的每种类型。所以，是的，几乎所有东西。
@Cleo 所以问题仍然存在，为什么你需要将它包装到一个宏中？
@πάνταῥεῖ 我猜这是一个 C 老师教 C++ 的练习，就像该死的经常一样。如果我在这样的课上，我会通过提交我的答案中的第一个解决方案来教老师，也许会添加一个关于宏的评论。 ;)
是的.. std::swap 还可以，但我说在下面.. 这是我第二节 C++ 课，你认为应该回答吗？那个“课级”不是很难吗？

【解决方案3】：

我不确定问题是什么，但您应该考虑到计算机通常不能处理正确的数学概念，而是受到更多限制。当您使用int 时，它不是一个整数，而是一个在某个受限范围内保存值的变量（int 通常是 32 位，有符号，二进制补码，保存值 -231 到 2³¹-1)。

虽然从数学角度来说，您所做的转换是有意义的，但 a 和 b 的许多组合中，表达式 a*b 将超出 int 可表示的范围。这种行为在 C++ 语言中是未定义的，但假设您直接访问硬件，在当前处理器中它将环绕并生成一个有效范围内的数字，但该数字不包含数学值 a*b。其余的操作将从错误的值开始并产生错误的结果。

【讨论】：