C語言裡的左移和右移運算

比較淺顯的來說，左移n位就是乘以2的n次方，右移n位就是除以2的n次方。具體細節如下：

先說左移,左移就是把乙個數的所有位都向左移動若干位,在c中用《運算子.例如:

int i = 1;

i = i << 2; //把i裡的值左移2位

也就是說,1的2進製是000...0001(這裡1前面0的個數和int的位數有關,32位機器,gcc裡有31個0),左移2位之後變成 000...0100,也就是10進製的4,所以說左移1位相當於乘以2,那麼左移n位就是乘以2的n次方了(有符號數不完全適用,因為左移有可能導致符號變化,下面解釋原因)

需要注意的乙個問題是int型別最左端的符號位和移位移出去的情況.我們知道,int是有符號的整形數,最左端的1位是符號位,即0正1負,那麼移位的時候就會出現溢位,例如:

int i = 0x40000000; //16進製制的40000000,為2進製的01000000...0000

i = i << 1;

那麼,i在左移1位之後就會變成0x80000000,也就是2進製的100000...0000,符號位被置1,其他位全是0,變成了int型別所能表示的最小值,32位的int這個值是-2147483648,溢位.如果再接著把i左移1位會出現什麼情況呢?在c語言中採用了丟棄最高位的處理方法,丟棄了1之後,i的值變成了0.

左移裡乙個比較特殊的情況是當左移的位數超過該數值型別的最大位數時,編譯器會用左移的位數去模型別的最大位數,然後按餘數進行移位,如:

int i = 1, j = 0x80000000; //設int為32位

i = i << 33; // 33 % 32 = 1 左移1位,i變成2

j = j << 33; // 33 % 32 = 1 左移1位,j變成0,最高位被丟棄

在用gcc編譯這段程式的時候編譯器會給出乙個warning,說左移位數》=型別長度.那麼實際上i,j移動的就是1位,也就是33%32後的餘數.在gcc下是這個規則,別的編譯器是不是都一樣現在還不清楚.

總之左移就是: 丟棄最高位,0補最低位

再說右移,明白了左移的道理,那麼右移就比較好理解了.

右移的概念和左移相反,就是往右邊挪動若干位,運算子是》.

右移對符號位的處理和左移不同,對於有符號整數來說,比如int型別,右移會保持符號位不變,例如:

int i = 0x80000000;

i = i >> 1; //i的值不會變成0x40000000,而會變成0xc0000000

就是說,符號位向右移動後,正數的話補0,負數補1,也就是組合語言中的算術右移.同樣當移動的位數超過型別的長度時,會取餘數,然後移動餘數個位.

負數10100110 >>5(假設字長為8位)，則得到的是 11111101

總之,在c中,左移是邏輯/算術左移(兩者完全相同),右移是算術右移,會保持符號位不變.實際應用中可以根據情況用左/右移做快速的乘/除運算,這樣會比迴圈效率高很多.

參考資料：

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