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【C语言设计教程】第10课.移位运算
发布时间: 2014-07-08

移位运算:        

c语言还提供了一组移位运算,以便向左或者向右移动位模式。对于一个位表示为[xn-1,xn-2,…,x0]的操作数x,C表达式x

 

有一个相应的右移运算x>>k,但是它的行为有点微妙。一般而言,机器支持两种形式的右移:逻辑右移和算术右移。逻辑右移在左端补k个0,得到的结果是[0,…,0,xn-1,xn-2,…,xk]。算术右移是在左端补k个最高有效位的值,得到的结果是[xn-1,…,xn-1,xn-1,xn-2,…,xk]。这种做法看上去可能有点奇特,但是我们会发现它对有符号整数数据的运算非常有用。

 位移位运算符是将数据看成二进制数,对其进行向左或向右移动若干位的运算。位移位运算符分为左移和右移两种,均为双目运算符。第一运算对象是移位对象,第二个运算对象是所移的二进制位数。

 

移位时,移出的位数全部丢弃,移出的空位补入的数与左移还是右移花接木有关。如果是左移,则规定补入的数全部是0;如果是右移,还与被移位的数据是否带符号有关。若是不带符号数,则补入的数全部为0;若是带符号数,则补入的数全部等于原数的最左端位上的原数(即原符号位)。具体移位规则如下所示。

 

位移位运算符的优先级如下:

·算术运算符 优先于 位移位运算符 优先于 关系运算符

·位移位运算符是同级别的,结合性是自左向右

例如,设无符号短整型变量a为0111(对应二进制数为0000000001001001),

则:a<<3 结果为01110(对应二进制数为0000001001001000),a不变

  a>>4 结果为04 (对应二进制数为0000000000000100),a不变

又如,设短整型变量a为-4(对应二进制数为1111111111111100),

则:a<<3 结果为-32(对应二进制数为1111111111100000),a不变

a>>4 结果为-1(对应二进制数为1111111111111111),a不变

 

让我们来看一个例子,下面的表给出了对某些实例8位数据做不同的移位操作得到的结果。

 

 

参数X

[0110 0011]    [1001 0101]

X

[0011 0000]    [0101 0000]

X>>4(逻辑右移)

[0000 0110]    [0000 1001]

X>>4(算术右移)

[0000 0110]    [1111 1001]

 

斜体的数字表示的是最右端(左移)或最左端(右移)填充的值。可以看到除了一个条目之外,其他的都涉及填充0。唯一的例外是算术右移[10010101]的情况。因为操作数的最高位是1,填充的值就是1。

 

C语言标准并没有明确定义应该使用哪种类型的右移。对于无符号数据(也就是以限定词unsigned声明的整型对象),右移必须是逻辑的。而对于有符号数据(默认的声明的整型对象),算术的或者逻辑的右移都可以。不幸的是,这就意味着任何假设一种或者另一种右移形式的代码都潜在着可移植性问题。然而,实际上,几乎所有的编译器/机器组合都对有符号数据使用算术右移,且许多程序员也都假设机器会使用这种右移。

另一方面,Java对于如何进行右移有明确的定义。表达式x>>k会将x算术右移k个位置,而x>>>k会对x做逻辑右移。

 

当移动k位,这里k很大时        对于一个由w位组成的数据类型,如果要移动k≥w位会得到什么结果呢?例如,在一个32位机器上计算下面的表达式会得到什么结果:

Int       lval = 0xFEDCBA98  

int       lval = 0xFEDCBA98  >> 36

unsigned  lval = 0xFEDCBA98u  >> 40;

 

C语言标准很小心地规避了说明在这种情况下该如何做。在许多机器上,当移动一个w位的值时,移位指令只考虑位移量的低log2w位,因此实际上位移量就是通过计算k mod w得到的。例如,在一台采用这个规则的32位机器上,上面三个移位运算分别是移动0、4和8位,得到结果:

Lval    0xFEDCBA98

Aval    0xFEDCBA9

Uval    0x00FEDCBA

 

 

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