c理解的逻辑转变

Question

我目前正在尝试理解这种逻辑转变是如何运作的。给定公式：

int logicalShift(int x, int n){
    int mask = x >> 31 << 31 >> n << 1;
    return mask^ (x>>n);
}

x = 0x87654321 and n = 4. 的测试运行给出了 logicalShift(x,n) = 0x08765432

在这里，我知道 x 在二进制中是 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 并且在掩码过程之后，

x >> 31 是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

<< 31 就是 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

and >> n 就是 0000 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

并且 << 1 是 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000。

做 mask^ (x>>n) 意味着用 0000 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 对 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 进行异或运算，结果是 0001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010，即 0x18765432.

我换档错了吗？

Answer 1

x >> 31 is 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001不对，错了。你的 x 是 signed 整数而 num 是 0x87654321 这意味着最后一个 31st bit 是 1 or set，所以当你右移 sign 位被复制，结果 x 为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

要获得预期的输出，请将 num 作为 unsigned 类型。

int logicalShift(unsigned int x, int n){
   /* some code */
}

请注意，它的实现依赖于如果你的处理器支持算术右移然后last bit(sign bit)被复制到剩余的字节，如果它是逻辑右移那么它不会'吨。

Answer 2

是的，你做错了。当 >> 的左操作数是有符号整数时，编译器通常会执行算术右移，而不是逻辑右移。这在函数名称中有所暗示：如果 >> 执行逻辑右移，它可以直接 return x >> n。该函数的要点是通过算术右移来实现逻辑右移。

算术右移的意思是右移时，左边的位不补零，而是补最左边的位（符号位）。因此：

x >> 31 is 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

x >> 31 实际上是 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111.

Answer 3

这段摘录是错误的：

int logicalShift(int x, int n){
    int mask = x >> 31 << 31 >> n << 1;
    return mask^ (x>>n);
}

当 x 为负时 x >> 31 的行为是实现定义的。 << 31 具有负值或如果它更改符号位具有未定义的行为。它会像在非常严格的假设下进行逻辑移位一样工作：

int的宽度是32位
有符号整数以 2 的补码作为其内部表示
负数右移的行为算术右移,
负数左移的行为定义为 2 的补码表示逻辑左移。

这不符合 C 标准。但是，它在 int 为 32 位宽的任何 GCC 目标平台上的行为都符合预期，因为 GCC 将最后 3 个指定为真。

这段代码是错误的，因为要进行正确的逻辑移位，应该使用 unsigned 值。但是，要将这些返回为有符号值是很棘手的 - 通常不需要它。

鉴于 n 的值在限制范围内（非负且小于 x 的位宽度），此函数具有完全定义的逻辑右移行为：

unsigned int logicalShift(unsigned int x, int n) {
    return x >> n;
}

因为它只做一个表达式，我们注意到不需要为这样的操作使用函数。

c理解的逻辑转变

logical shift in c understanding

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