【C++】2つの数値を交換（スワップ）するプログラムの書き方

2つの数値を交換（スワップ）するC++プログラムを作成する方法は、主に2つあります。1つ目は一時変数（temp変数）を使用する方法で、2つ目は第3の変数を使わない方法です。ここでは、それぞれの方法についてサンプルコード付きで詳しく解説します。

一時変数を使って2つの数値を交換するプログラム

まず、一時変数を使って2つの数値を交換する基本的なプログラムを見てみましょう。

サンプルコード

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
   int a = 10, b = 5, temp;
   temp = a;
   a = b;
   b = temp;
   cout<<"Value of a is "<<a<<endl;
   cout<<"Value of b is "<<b;
   return 0;
}

実行結果

Value of a is 5
Value of b is 10

上記のプログラムでは、2つの数値を格納する変数aとbを宣言しています。処理の流れは以下の通りです。

まず、aの値を一時変数tempに退避させます。次に、bの値をaに代入します。最後に、tempに保存しておいた元のaの値をbに代入することで、aとbの値が交換されます。

temp = a;
a = b;
b = temp;

その後、cout文を使って交換後のaとbの値を画面に表示しています。

cout<<"Value of a is "<<a<<endl;
cout<<"Value of b is "<<b;

第3の変数を使わずに2つの数値を交換するプログラム

続いて、第3の変数を使用せず、算術演算だけで2つの数値を交換するプログラムを紹介します。

サンプルコード

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
   int a = 10, b = 5;
   a = a+b;
   b = a-b;
   a = a-b;
   cout<<"Value of a is "<<a<<endl;
   cout<<"Value of b is "<<b;
   return 0;
}

実行結果

Value of a is 5
Value of b is 10

上記のプログラムでは、加減算を利用して変数の値を交換しています。処理の流れは以下の通りです。

まず、aとbの合計をaに格納します。次に、その合計から元のbを引いた値（＝元のa）をbに格納します。最後に、合計から新しいb（＝元のa）を引いた値（＝元のb）をaに格納します。これにより、一時変数なしでもaとbの値が交換されます。

a = a+b;
b = a-b;
a = a-b;

例えば、a=10、b=5の場合、「a = a+b」でaは15になり、「b = a-b」でbは10（元のa）、「a = a-b」でaは5（元のb）となります。

なお、この方法は追加のメモリを必要としない反面、大きな数値を扱う際に合計がint型の上限を超えてオーバーフローを起こす可能性がある点に注意してください。

最後に、交換後のaとbの値を出力して完了です。

cout<<"Value of a is "<<a<<endl;
cout<<"Value of b is "<<b;

まとめ

2つの数値を交換する方法として、一時変数を使う方法と使わない方法の2種類を紹介しました。一時変数を使う方法は直感的で分かりやすく、バグも起きにくいのが特徴です。一方、第3の変数を使わない方法はメモリを節約できますが、オーバーフローのリスクがあります。実務では可読性と安全性を重視して、一時変数を使う方法が推奨されることが多いので、用途に応じて使い分けるとよいでしょう。