c - C语言中的负数右移

Question

我有 C 代码，我在其中执行以下操作。

int nPosVal = +0xFFFF;   // + Added for ease of understanding
int nNegVal = -0xFFFF;   // - Added for valid reason

现在当我尝试

printf ("%d %d", nPosVal >> 1, nNegVal >> 1);

我明白了

32767 -32768

这是预期的吗？

我能想到类似的东西

65535 >> 1 = (int) 32767.5 = 32767
-65535 >> 1 = (int) -32767.5 = -32768

也就是说，-32767.5 四舍五入为 -32768。

这种理解正确吗？

score 52 · Accepted Answer

看起来您的实现可能正在使用二进制补码进行算术位移。在这个系统中，它将所有位向右移动，然后用最后一位的副本填充高位。因此，对于您的示例，在这里将 int 视为 32 位：

nPosVal = 00000000000000001111111111111111
nNegVal = 11111111111111110000000000000001

换班后，你有：

nPosVal = 00000000000000000111111111111111
nNegVal = 11111111111111111000000000000000

如果将其转换回十进制，则分别得到 32767 和 -32768。

实际上，右移向负无穷大方向移动。

编辑： 根据最新草案标准的第 6.5.7 节，负数的这种行为取决于实现：

E1 >> E2 的结果是 E1 右移 E2 位位置。如果 E1 具有无符号类型或 E1 具有有符号类型和非负值，则结果的值是 E1 / 2 ^E2的商的整数部分。如果 E1 具有带符号类型和负值，则结果值是实现定义的。

他们对此表示合理：

C89 委员会确认了 K&R 授予的实现自由，不需要符号右移操作来符号扩展，因为这样的要求可能会减慢快速代码，并且符号扩展移位的有用性是微不足道的。（将负的二进制补码整数在算术上右移一位与除以二不同！）

所以它在理论上依赖于实现。在实践中，我从未见过在左操作数有符号时不进行算术右移的实现。

score 21 · Accepted Answer

不，当使用整数时，你不会得到像 0.5 这样的小数。当您查看两个数字的二进制表示时，可以很容易地解释结果：

      65535: 00000000000000001111111111111111
     -65535: 11111111111111110000000000000001

向右移动一位，向左扩展（请注意，这取决于实现，感谢 Trent）：

 65535 >> 1: 00000000000000000111111111111111
-65535 >> 1: 11111111111111111000000000000000

转换回十进制：

 65535 >> 1 = 32767
-65535 >> 1 = -32768

score 9 · Accepted Answer

9

C 规范没有指定符号位是否移位。它取决于实现。

于 2009-12-07T05:15:36.473 回答

score 3 · Accepted Answer

当您右移时，最低有效位被丢弃。

0xFFFF = 0 1111 1111 1111 1111，右移得到 0 0111 1111 1111 1111 = 0x7FFF

-0xFFFF = 1 0000 0000 0000 0001（2s 补码），右移到 1 1000 0000 0000 0000 = -0x8000

score 3 · Accepted Answer

A-1：是的。0xffff >> 1 是 0x7fff 或 32767。我不确定 -0xffff 的作用。这很奇特。

A-2：移位与除法不同。它是位移——一种原始的二进制操作。它有时可用于某些类型的除法很方便，但并不总是相同。

score 2 · Accepted Answer

在 C 级别之下，机器有一个完全为 integer 或scalar的 CPU 内核。尽管现在每个台式机 CPU 都有一个 FPU，但情况并非总是如此，即使在今天，嵌入式系统也没有浮点指令。

今天的编程范例和 CPU 设计和语言可以追溯到 FPU 甚至可能不存在的时代。

因此，CPU 指令实现定点操作，通常被视为纯整数操作。只有当程序声明浮点数或双精度项时，才会存在任何分数。（好吧，您可以将 CPU 操作用于带有分数的“定点”，但现在而且一直很少见。）

无论几年前语言标准委员会要求什么，所有合理的机器都会在有符号数的右移时传播符号位。无符号值的右移左移零。向右移出的位被丢弃在地板上。

为了进一步理解，您需要研究“补码算术”。

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