C语言中的移位操作

1、什么样的数据类型可以直接移位

char、short、int、long、unsigned char、unsigned short、unsigned int、unsigned long都可以进行移位操作,而double、float、bool、long double则不可以进行移位操作。

 

2、有符号数据类型的移位操作

对于char、short、int、long这些有符号的数据类型:

对负数进行左移:符号位始终为1,其他位左移
对正数进行左移:所有位左移,即 <<,可能会变成负数
对负数进行右移:取绝对值,然后右移,再取相反数(也就是补齐符号位)
对正数进行右移:所有位右移,即 >>


3、无符号数据类型的移位操作

对于unsigned char、unsigned short、unsigned int、unsigned long这些无符号数据类型:

没有特殊要说明的,使用<< 和 >> 操作符就OK了

 

 

 

因为左移操作不会导致符号位出现缺位,所以不考虑符号位,低位补0即可;右移操作会涉及到符号位出现缺位的问题,所以在有符号数的右移操作时要考虑符号位怎么补的问题。

  左移操作(<<)对于无符号数和有符号数来讲,均为逻辑左移操作,对应汇编中的shl

  右移操作(>>)对于无符号数来讲为逻辑右移,对应汇编中的shr,对于有符号数来讲为算数右移,对应汇编中的sar

  对于VC编译器编出来的代码,移位操作的位数保存在cl寄存器。

  当移动的位数大于或等于该数据类型位数时,CPU对移动的位数进行基于数据类型位数的取余运算余数为实际移动的位数。比如uint32_t类型左移32位,实际移动0位,也就是数字保持不变;左移33位,则实际左移1位。

  逻辑左移时,高位补0;逻辑右移时,低位补0。

  算数右移时,最高的符号位在每移动一位时都会自动补为原来的值。举例来讲的话,比如int32_t类型的0x80000000,右移1位的话变成0xC0000000,右移31位变成0xFFFFFFFF,也就是说任何int32_t类型的负数在右移31位后都会变成0xFFFFFFFF(符号位的复制),任何int32_t类型的正数在右移31位后都会变成0(相当于逻辑右移)。

  因为浮点数的特殊编码方式,浮点数的移位操作基本没啥意义。

 

  在汇编层面,移位操作要比乘除法的操作效率高,不过对于现代编译器而言,已经具备了对于C中乘除法的指令级优化功能。

  对于正整数,在不产生溢出的情况下,左移n(n>=1)位的效果为:×(2的(类型位数%n)次幂);右移n(n>=1)位的效果:÷(2的(类型位数%n)次幂),只保留结果的整数部分。

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