C生万物 | 使用宏将一个整数的二进制位的奇数位和偶数位交换

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✒题目分析 && 实现思路[位运算]

首先来说一下本题的实现思路

• 本题不仅是要使用宏来是实现，而且还要对一个数的二进制位进行操作，所以我们就可以想到位运算

1、获取这个整数的奇数位和偶数位

• 因为需要交换的是这个整数二进制位的【奇数位】和【偶数位】，因此我们要先获取到它们，这里要使用到一个很巧妙的手法，可以将这个数的奇偶位分别保存下来，就要用到在十六进制中很奇特的两个数——>5 和 a ；因为5写成二进制的形式为0101，1均在奇数位上。a写成二进制的形式为1010，1均在偶数位上
• 对于一个数来说可以分为32个比特位，所以我们就需要8个5和8个a，将它们展开后就是0x55555555、0xaaaaaaaa；所以将这个整数与前者进行【&】运算便可以保留下它的奇数位；这个整数与后者进行【&】运算便可以保留下它的偶数位
• 按位与的运算规则是全1才为1，有0即为0

2、使用移位运算使【奇变偶】【偶变奇】

• 在我们获取到奇数位和偶数位之后，就完成了第一步。接着去我们就可以将去交换奇数位和偶数位了，但是直接做整体的交换太麻烦了，也很难做到。既然在上一步中分别保留了奇数位和偶数位，那不妨分别对他们进行操作。
• 对于奇数位来说，要将他们整体变为偶数位，就需要一个整体左移的操作，我们可以使用移位运算符<<
• 对于偶数位来说，要将他们整体变为奇数位，就需要一个整体右移的操作，我们可以使用移位运算符>>
• 移位运算的运算规则是左移表示÷2，右移表示×2

3、合并奇数位和偶数位

• 进行移位操作之后，奇变偶、偶变奇也就相当于做了一次交换的操作，但是它们两个是一个独立的个体，并不完整，因此我们要将他们做一个拼接，这里我们使用到的又是另一个位运算符【|】按位或
• 按位或的运算规则是只要有1即为1，全0才位0

⌨代码分析

1、代码展示

看完整体的思路之后，相信你对本题一定有了大致的方向，我们将上述的思路转化为代码
如果对宏定义不太清楚的可以看看这篇文章——> C生万物 | 详解程序环境和预处理

#define SWAP(n) num = (((n & 0xaaaaaaaa) >> 1) | ((n & 0x55555555) << 1))

int main(void)
{
	int num = 36;

	int ret = SWAP(num);

	printf("num = %d\n", num);
	return 0;
}

• 首先的一点就是对于【宏】来说它和函数不一样是它不需要声明类型，也没有复杂的函数体，直接给出运算规则即可
• 所以你可以看到，我写的这个宏就是我在上面所说的思路转化为的代码。不过很重要的一点是写宏的时候一定要加足括号，因为对于宏来说在预编译阶段就会直接进行替换，若是没有加括号的话可能会导致出现优先级的问题

来看看运行结果吧

2、算法图解分析

再通过画图来分析一下，就看得更清楚了

• 首先就是第一步，分别取出奇数位和偶数位
  
• 然后进行移位操作，使奇变偶、偶变奇

• 最后再将32为的奇偶分列进行一个合并

可以看到最后的结果就是我们程序的执行结果【24】

总结与提炼

总结一下本文所学习到的内容

• 本篇文章虽然讲解的内容并不多，但是攻克了一道难题，虽然宏的代码看起来比较简洁，但是要想到还是需要一些时间的。如果我们在写程序的时候能够巧妙地运用宏去进行解决，就能事半而功倍
• 特此分享思路，记录这一瞬间( •̀ ω •́ )y