Performance 有没有必要在不使用第三个变量的情况下交换两个变量？

我知道不要使用它们，但是有一些技术可以在不使用第三个变量的情况下交换两个变量，例如

x ^= y;
y ^= x;
x ^= y;

及

在课堂上，教授提到，20年前，当内存非常有限时，这些应用程序非常流行，今天仍在高性能应用程序中使用。这是真的吗？我对为什么使用这些技术毫无意义的理解是：

使用第三个变量永远不会成为瓶颈

优化器无论如何都会这样做

那么，有没有一个不与第三个变量交换的好时机？它更快了吗

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相比较而言，使用XOR的方法与使用+/-的方法相比是否更快？大多数体系结构都有一个加法/减法和XOR的单元，所以这不意味着它们的速度都相同吗？或者仅仅因为CPU有一个操作单元并不意味着它们的速度都相同？

这一点都没有意义。这是一种展示聪明的尝试。考虑到它在很多情况下（浮点、指针、结构）都不起作用，不可访问，并且使用三个依赖操作，这比仅仅交换值要慢得多，因此它完全没有意义，并且证明了它实际上并不聪明

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您是对的，如果速度更快，那么优化编译器将在交换两个数字时检测模式，并替换它。这很容易做到。但编译器确实会注意到，当您交换两个变量时，可能根本不会生成任何代码，但之后会开始使用不同的变量。例如，如果您交换x和y，则写入a+=x；b+=y；编译器可能只是将其更改为a+=y；b+=x。另一方面，xor或加法/减法模式将无法识别，因为它非常罕见，不会得到改进

对于编写普通洗衣机固件的程序员来说，了解这些技术仍然很重要。很多这样的硬件仍然运行在Z80或类似的CPU上，通常内存不超过4K左右。在这个场景之外，知道这些算法的“诡计”，正如你所说，几乎没有实际用途

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（尽管如此，我还是想说，记住并了解这类东西的程序员，即使是对于“常规”应用程序，也往往比那些不会费事的“同行”更好。正是因为后者往往采取“内存足够大”的态度太过分了。）

如果您想交换内存中的两个整字或两个整寄存器，这些技巧不太可能有用。但是，如果没有可用寄存器（或者只有一个用于内存到内存交换的可用寄存器），并且没有可用的“交换”指令（如在x86中交换两个SSE寄存器时），或者“交换”指令过于昂贵（如x86中的寄存器内存

xchg

）不可能避免交换或降低寄存器压力

但如果您的变量是单个字中的两个位字段，则修改3-XOR方法可能是一个好主意：

y = (x ^ (x >> d)) & mask
x = x ^ y ^ (y << d)

y=（x^（x>>d））&掩码
当然，知道这一点仍然很有用。还有什么办法呢

c = a
a = b
b = c

三次行动使用三种资源，而不是三次行动使用两种资源

确保指令集可能有一个交换，但只有在1）编写程序集或2）优化器将其作为交换，然后对该指令进行编码时，才起作用。或者，您可以进行内联汇编，但这是不可移植的，而且维护起来很困难。如果您调用了asm函数，那么编译器必须为调用进行设置，并消耗大量的资源和指令。尽管可以这样做，但除非该语言具有交换操作，否则实际上不太可能利用指令集功能

一般程序员现在不需要知道这一点，就像以前一样，人们会抨击这种过早的优化，除非你知道诀窍并经常使用它，如果代码没有文档化，那么它就不明显了，因此它是糟糕的编程，因为它是不可读和不可维护的

例如，让一个人发明一个测试来证明它实际上交换了所有位模式的组合，这仍然是一种价值编程教育和实践。就像在x86上执行xor reg，reg以将寄存器归零一样，对于高度优化的代码，它有一个小但真实的性能提升。
是的，有，特别是在汇编代码中

处理器只有有限数量的寄存器。当寄存器非常满时，这个技巧可以避免将寄存器溢出到另一个内存位置（可能在未蚀刻的缓存线中）

实际上，我使用了3路xor来交换一个寄存器，该寄存器位于x86的高性能手动编码锁例程的关键路径中，在该路径中，寄存器压力很高，并且没有（锁安全！）的位置来放置临时值。（在X86上，了解XCHG内存指令的相关成本很高是很有用的，因为它包含自己的锁，我不想看到它的效果。考虑到X86有锁前缀操作码，这确实是不必要的，但历史错误正是如此）

士气：每一种解决方案，无论孤立地站着看起来有多难看，都可能有一些用处。认识他们很好；如果不合适，您始终不能使用它们。在它们有用的地方，它们是非常有效的。
这种结构在PIC系列微控制器的许多成员上是有用的，这些微控制器要求几乎所有的操作都通过一个累加器（“工作寄存器”）[请注意，虽然这有时可能是一个障碍，但每个指令只需要编码一个寄存器地址和一个目标位，而不是两个寄存器地址，这使得PIC的工作集可能比其他微控制器大得多]c = a
a = b
b = c

xorwf other,w  ; w=(w ^ other)
xorwf other,f  ; other=(w ^ other)
xorwf other,w  ; w=(w ^ other)

movwf temp1     ; temp1 = w
movf  other,w   ; w = other
movwf temp2     ; temp2 = w
movf  temp1,w   ; w = temp1 [old w]
movwf other     ; other = w
movf  temp2,w   ; w = temp2 [old other]

subwf other,w    ; w = other-w
btfss STATUS,C   ; Skip next instruction if carry set (other >= W)
 subwf other,f   ; other = other-w [i.e. other-(other-oldW), i.e. old W]