为什么"a^=b^=a^=b；"不同于"a^=b； b^=a； a^=b；"？

Question

我尝试了一些代码在Java中交换两个整数，而不使用第三个变量，即使用XOR。

以下是我尝试的两个交换函数：

package lang.numeric;

public class SwapVarsDemo {

    public static void main(String[] args) {
        int a = 2984;
        int b = 87593;
        swapDemo1(a,b);
        swapDemo2(a,b);
    }

    private static void swapDemo1(int a, int b) {
        a^=b^=a^=b;
        System.out.println("After swap: "+a+","+b);
    }

    private static void swapDemo2(int a, int b) {
        a^=b;
        b^=a;
        a^=b;
        System.out.println("After swap: "+a+","+b);
    }

}

该代码产生的输出如下：

After swap: 0,2984
After swap: 87593,2984

我很想知道，为什么会有这样的说法：

        a^=b^=a^=b;

和这个不一样？

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

Answer 1

这与Bloch和Gafter的Java拼图书中的一个条目非常相似，参见第2章，拼图7（“交换肉”）。我无法改进它。

解决方案中的解释是：

这个习惯用法在C编程语言中使用，并从那里进入C语言，但不能保证在这两种语言中都能工作。它保证不会在Java中工作。Java语言规范指出，运算符的操作数是从左到右计算的[JLS 15.7]。为了计算表达式x^=expr，在计算expr之前对x的值进行采样，并将这两个值的异或指定给变量x[JLS 15.26.2]。在CleverSwap程序中，对于表达式中的每个外观，变量x采样两次，但两次采样都发生在任何赋值之前。以下代码片段更详细地描述了中断交换习惯用法的行为，并解释了我们观察到的输出：

上述报价中引用的代码为：

// The actual behavior of x ^= y ^= x ^= y in Java
int tmp1 = x;     // First appearance of x in the expression
int tmp2 = y;     // First appearance of y
int tmp3 = x ^ y; // Compute x ^ y
x = tmp3;         // Last assignment: Store x ^ y in x
y = tmp2 ^ tmp3;  // 2nd assignment: Store original x value in y
x = tmp1 ^ y;     // First assignment: Store 0 in x

Answer 2

因为a^=b^=a^=b 的解析方式如下：

a ^= (b ^= (a ^= b));

可简化为：

a ^= (b ^= (a ^ b));

因此b将具有值b^（a^b），最后a将是a^（b^（a^b）。

Answer 3

问题是评估的顺序：

见JLS第15.26节。2.

首先，对左侧操作数求值以生成变量。如果此计算突然完成，则赋值表达式也会因为相同的原因突然完成；不计算右侧操作数，也不进行赋值。

否则，将保存左侧操作数的值，然后计算右侧操作数。如果此计算突然完成，则赋值表达式由于相同的原因突然完成，并且不会发生赋值。

否则，左侧变量的保存值和右侧操作数的值将用于执行复合赋值运算符指示的二进制运算。如果此操作突然完成，则赋值表达式出于相同的原因突然完成，并且不会发生赋值。

否则，二进制运算的结果被转换为左手变量的类型，进行值集转换（§5.1.13）到适当的标准值集（不是扩展指数值集），并且转换的结果被存储到变量中。

所以你的表达是：

a^=b^=a^=b

1. 评估a

换句话说，你的表达式相当于下面的java代码：

    int a1 = a;
    int b2 = b;
    int a3 = a;
    a = a3 ^ b;
    b = b2 ^ a;
    a = a1 ^ b;

您可以从方法的反汇编版本中看到：

  private static void swapDemo1(int, int);
    Code:
       0: iload_0       
       1: iload_1       
       2: iload_0       
       3: iload_1       
       4: ixor          
       5: dup           
       6: istore_0      
       7: ixor          
       8: dup           
       9: istore_1      
      10: ixor          
      11: istore_0