Инвертирование строки в C

Если вы хотите попрактиковаться в расширенных функциях C, как насчет указателей? Мы также можем добавить макросы и xor-swap для развлечения!

#include <string.h> // for strlen()

// reverse the given null-terminated string in place
void inplace_reverse(char * str)
{
  if (str)
  {
    char * end = str + strlen(str) - 1;

    // swap the values in the two given variables
    // XXX: fails when a and b refer to same memory location
#   define XOR_SWAP(a,b) do\
    {\
      a ^= b;\
      b ^= a;\
      a ^= b;\
    } while (0)

    // walk inwards from both ends of the string, 
    // swapping until we get to the middle
    while (str < end)
    {
      XOR_SWAP(*str, *end);
      str++;
      end--;
    }
#   undef XOR_SWAP
  }
}

Указатель (например, char * , читаемый справа налево как указатель на char ) - это тип данных в C, который используется ссылаться на место в памяти другого значения. В таком случае, место, где хранится char . Мы можем разыменовать указатели, префикс их с * , который дает нам значение хранится в этом месте. Таким образом, значение, хранящееся в str , равно * str .

Мы можем сделать простую арифметику с указателями. Когда мы увеличиваем (или уменьшаем) указатель, мы просто перемещаем его для ссылки на следующий (или предыдущий) место в памяти для этого типа значения. Увеличивающие указатели разные типы могут перемещать указатель на разное число байты, потому что разные значения имеют разные размеры байтов в C.

Здесь мы используем один указатель для ссылки на первый необработанный char строки ( str ) и другой для ссылки на последний ( конец ). Мы меняем их значения ( * str и * end ) и перемещаем указатели внутрь до середины струны. Once str> = end , либо они оба указывают на один и тот же символ , что означает, что наша оригинальная строка имела нечетная длина (и средний символ не должен быть обращен), или мы обработали все.

Чтобы выполнить обмен, я определил макрос . Макросы текстовые подстановки сделано препроцессором C. Они очень отличаются от функций, и важно знать разницу. Когда вы вызываете функцию, функция работает с копией значений, которые вы ей даете. Когда вы звоните макрос, он просто делает текстовую подстановку - поэтому аргументы вы даете он используется напрямую.

Поскольку я использовал макрос XOR_SWAP один раз, его, вероятно, было излишне определять, но это прояснило, что я делал. После того, как препроцессор C раскрывает макрос, цикл while выглядит следующим образом:

    while (str < end)
    {
      do { *str ^= *end; *end ^= *str; *str ^= *end; } while (0);
      str++;
      end--;
    }

Обратите внимание, что аргументы макроса отображаются один раз для каждого использования в макроопределение. Это может быть очень полезно - но может также сломать ваш код если используется неправильно. Например, если бы я сжал увеличение / уменьшение инструкции и вызов макроса в одну строку, например,

      XOR_SWAP(*str++, *end--);

. Затем это расширится до

      do { *str++ ^= *end--; *end-- ^= *str++; *str++ ^= *end--; } while (0);

, который имеет тройной операции увеличения / уменьшения и фактически не имеет сделайте обмен, который он должен делать.

Пока мы находимся на этой теме, вы должны знать, что означает xor ( ^ ). Это основной арифметическая операция - как сложение, вычитание, умножение, деление, кроме это обычно не преподается в начальной школе. Он объединяет два целых по крупицам - Как дополнение, но мы не заботимся о переходах. 1 ^ 1 = 0 , 1 ^ 0 = 1 , 0 ^ 1 = 1 , 0 ^ 0 = 0 .

Хорошо известная хитрость заключается в использовании xor для замены двух значений. Это работает из-за трех основных свойства xor: x ^ 0 = x , x ^ x = 0 и x ^ y = y ^ x для всех значений x и y . Скажем, у нас есть два переменные a и b , которые изначально хранят два значения v a и v b .

  // initially:
  // a == va
  // b == vb
  a ^= b;
  // now: a == va ^ vb
  b ^= a;
  // now: b == vb ^ (va ^ vb)
  //        == va ^ (vb ^ vb)
  //        == va ^ 0
  //        == va
  a ^= b;
  // now: a == (va ^ vb) ^ va
  //        == (va ^ va) ^ vb
  //        == 0 ^ vb
  //        == vb

Таким образом, значения меняются местами. Это имеет одну ошибку - когда a и b являются одной и той же переменной:

  // initially:
  // a == va
  a ^= a;
  // now: a == va ^ va
  //        == 0
  a ^= a;
  // now: a == 0 ^ 0
  //        == 0
  a ^= a;
  // now: a == 0 ^ 0
  //        == 0

Поскольку мы str , это никогда не происходит в приведенном выше коде, так что мы в порядке.

 char stack_string[] = "This string is copied onto the stack.";
 inplace_reverse(stack_string);

 char * string_literal = "This string is part of the executable.";
 inplace_reverse(string_literal);