为什么移位运算符似乎循环 64 位整数？

Question

我正在尝试使用 C++ 中的位数组数据结构。单纯的好奇，但我该怎么解释呢：

uint64_t a = 1;
uint64_t b = a << 1;

cout << (a == (a << 64)) << endl; // get 1
cout << (a == (b << 63)) << endl; // get 0

似乎 << x 在 x >= 64 时是循环，但在 x < 64 时 用零填充 .我错了吗？

如果不是，解释是什么？我认为 64 位整数不是自然循环的。

Answer 1

根据[expr.shift]：

The behavior is undefined if the right operand is negative, or greater than or equal to the length in bits of the promoted left operand.

因此，这是未定义的行为：

uint64_t a = 1;
a << 64;

Answer 2

正如 YSC 所解释的，在一次操作中移动 超过类型大小的 是未定义的行为；这条规则来自于将位移运算符直接映射到机器代码指令的愿望，在这种情况下，机器代码指令具有不同的行为，具体取决于处理器。

例如，在 x86 上，SHL 指令用 63 屏蔽移位量（在 64 位寄存器上操作时），这可能是您看到 a<<64 保持为 1 的原因（因为 64 & 63 == 0，因此它实际上是一个空操作）。

请注意，这只是一个指导性解释，通常适用于简单情况（通常，禁用优化，或启用优化但移位量未知，因此当移位确实映射到底层平台移位操作码时）。当用常量移动常量时，编译器可能会传播值并在内部以更高的精度执行算术运算，或者，即使在一般情况下，发出在大于您的数据类型的寄存器中工作的代码并在末尾截断（例如，合法的是将 uint32_t 的移位映射到完整的 64 位寄存器移位，尽管不是特别聪明），因此在这些超出规格的情况下会给出不同的结果。请记住：未定义的行为是未定义的，您不能真正期望发生任何特定的事情。

另一方面，分两步进行操作按预期工作，因为这两个操作都是明确定义的（它们在右侧填充零，丢弃左侧的位）。

为什么移位运算符似乎循环 64 位整数？

Why does the shift operator seems to cycle 64 bits integer?

c++

bit-manipulation

bit-shift