bit-shift - 班次算子是如何实现的？

Question

我想知道当我做 4<<2 时，下面到底发生了什么？是否执行任何乘法运算或如何计算值。如果您对移位运算符的实现有参考，请回复我。提前致谢

Answer 1

通常这是一条处理器指令（直接在处理器上完成）。

它只是移动内存中的位：

int a = 3; // a = 0 0 1 1
a << 1;    // a = 0 1 1 0 = 6
a << 1;    // a = 1 1 0 0 = 12

如果您正在寻找有关处理器如何在非常低的级别上工作的见解， Charles Petzold 的Code是一本很棒的书。

Answer 2

在您的特定情况下，编译器会将其简化为常量，但通常处理器的指令集包括特殊的操作码（操作码、命令）来执行位移操作。

这是如何工作的很好的解释。

Answer 3

在硬件方面，每个输出位都是通过选择一个输入位生成的。不需要乘法器，只需大量的多路复用。

Answer 4

值得注意的是，有些处理器的指令可以在固定的时间内位移任意数量，有些处理器的指令可以位移可变数量但需要可变数量的时间来完成（因此向左移动 31 位可能花点时间），而其他的则仅限于一次移动一位的指令。虽然人们通常不应该担心这种繁琐的实现细节，但实现共同结果的各种方式之间可能存在巨大的性能差异。

例如，使用 (1<

  如果 (shift_amount & 16)
    长变量 >>= 16;
  如果 (shift_amount & 8)
    长变量 >>= 8;
  如果 (shift_amount & 4)
    长变量 >>= 4; /* 如果处理器对此进行了优化 */
  longvar >>= (shift_amount & 3);

如果存在用于快速移位的指令，则完全适得其反，但在某些 8 位机器上可能会有巨大的加速（6 倍或更高）。

Answer 5

所有处理器都可能有移位指令，这里是它们的汇编语言对应物的一些示例。