C：位运算之 左移运算和右移运算

C：位运算之 左移运算（<<）和右移运算（>>）

在C中，位运算包含两种移位运算：

左移运算：<<

右移运算：>>

左右位移运算，在数值为无符号和有符号情况下具有不同行为。

有符号左右位移运算

---

#include 
#include 
#include 

// signed int左移
void si_left_shift(signed int si, int n)
{
    printf("%08X << %d: %08X\n", si, 4, si << n);
}

// signed int右移
void si_right_shift(signed int si, int n)
{
    printf("%08X >> %d: %08X\n", si, 4, si >> n);
}

int main()
{
    // positive signed int
    signed int psi = 0x12345678;
    si_left_shift(psi, 4);
    si_right_shift(psi, 4);

    // negative signed int
    signed int nsi = 0xFEDCBA98;
    si_left_shift(nsi, 4);
    si_right_shift(nsi, 4);

    exit(0);
}

编译 && 运行：

$ gcc -o shift shift.c 
$ ./shift 
12345678 << 4: 23456780
12345678 >> 4: 01234567
FEDCBA98 << 4: EDCBA980
FEDCBA98 >> 4: FFEDCBA9

对于有符号数：

如果数值非负，左移直接丢弃最高位，在低位补对应个数的0；
如果数值非负，右移直接丢弃最低位，在高位补对应个数的0；
如果数值为负，左移直接丢弃最高位，在低位补对应个数的0；
如果数值为负，右移直接丢弃最低位，在高位补对应个数的1；

请特别注意，有符号数值右移，高位补的总是原来的符号位值。

（PS：这里一次性移位4bit，仅为方便观察结果输出，若非4的倍数，还需进行计算，想想为什么？）

无符号左右位移运算

---

#include 
#include 
#include 

// unsigned int左移
void ui_left_shift(unsigned int ui, int n)
{
    printf("%08X << %d: %08X\n", ui, 4, ui << n);
}

// unsigned int右移
void ui_right_shift(unsigned int ui, int n)
{
    printf("%08X >> %d: %08X\n", ui, 4, ui >> n);
}

int main()
{
    unsigned int ui1 = 0x12345678;
    ui_left_shift(ui1, 4);
    ui_right_shift(ui1, 4);

    unsigned int ui2 = 0xFEDCBA98;
    ui_left_shift(ui2, 4);
    ui_right_shift(ui2, 4);

    exit(0);
}

编译 && 运行：

$ gcc -o shift shift.c 
$ ./shift 
12345678 << 4: 23456780
12345678 >> 4: 01234567
FEDCBA98 << 4: EDCBA980
FEDCBA98 >> 4: 0FEDCBA9

对于无符号数：

左移直接丢弃最高位，在低位补对应个数的0；
右移直接丢弃最低位，在高位补对应个数的0，即使最高位原来是1；

请特别注意，对于无符号数，不存在正负之分，只有最高位是否为1的区别。

通过对比无符号和有符号数的左右位移结果，我们可知：

1.对于无符号数，不论最高位是否为1，当右移时，高位总是补0；
2.对于有符号数，当右移时，高位总是按位移前最高位值补齐，即，真实的数值符号总是不变的；
3.左移时，不论是否有符号，都丢弃最高位，低位补对应个数的0；