C#移位运算符详细说明

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为什么需要移位？移位可以提高代码的执行效率，增快运行的速度。
向左移n位 等价于 *2^n
向右移n位等价于 / 2^n

以前感觉移位运算符自己挺明白的，也许是学的时间长了，后来一看，忘得差不多了。现在参考一些网上的学习资料，将位移运算符整理一下，作为知识点总结，也算个积累。在讲移位运算符之前，先简单补充一下原码与补码的知识。

一.原码与补码

在计算机系统中，数值一律用补码来存储（表示）。主要原因：使用补码，可以将符号位和其他位统一处理；同时减法也可按加法来处理。另外，两个补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。

1.原码转补码分两种情况

（1）正数的补码：与原码相同（已知原码求补码）

例如：+9的原码是0000 1001。补码也是0000 1001。

（2）负数的补码：符号位为1，其余位为该数绝对值的原码按位取反，然后整个数加1。

例如：-7原码为1000 0111（高位为符号位，1表示负数，0表示正数），补码为1111 1001.

2.补码转原码也分两种情况（已知补码求原码）

（1）正数的原码：与补码相同

例如：+9的补码是0000 1001。原码也是0000 1001。

（2）负数的原码：符号位为1，其余位为该该补码按位取反，然后整个数加1。

例如：-7的补码是1111 1001，原码是1000 0111。

二.移位运算符

“<<”和“>>”运算符用于执行移位运算，分别称为左移位运算符和右移位运算符。对于X<>N形式的运算，含义是将X向左或向右移动N位，得到的结果的类型与X相同。此处，X的类型只能是int，uint、long或ulong，N的类型只能是int，N的类型只能是int，或者显示转换为这些类型之一，否则变异程序时会出现错误。

1.左移位运算符

使用左移位（<<）运算符可以将数向左移位。其作用是所有的位都向左移动指定的次数，高次位就会丢失，低位以0来填充。

注意：如果第一个操作数是int或uint（32位数），则移位数有第二个操作数的低5位给出（原因是：低5位可表示的数的范围是0_{24+23+22+21+20,即0}31,足够一个 32位数移位使用），如果第一个操作数是long或ulong（64位数），则移位数由第二个操作数的低6位给出（原因同上）。在左移时，第一个操作数的高序位被放弃，低序空位 用0填充。移位操作从不导致溢出。

（1）正数左移位（以85为例，可以视作int 、long、uint、ulong之一，此处视为uint类型，32位）

                  85的二进制表示：　　　　　　0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101

85左移（<<）3位： 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1010 1000

移位后的结果十进制表示： 680

（2）负数左移位（以-85为例，可以视作int 、long之一，此处视为int，32位）

-85的二进制补码表示：　　　　　　1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 1011

-85左移（<<）3位：　　　　　　 1111 1111 1111 1111 1111 1101 0101 1000

移位后结果的原码表示：　　　　　 1000 0000 0000 0000 0000 0010 1010 1000

移位后的结果十进制表示：　　　　　-680

2.右移位运算符

右移位运算符（>>）是把数向右移位，其作用是所有的位都向右移动指定的次数。

注意：如果第一个操作数是int或uint（32位数），则移位数有第二个操作数的低5位给出（原因是：低5位可表示的数的范围是0_{24+23+22+21+20,即0}31,足够一个 32位数移位使用），如果第一个操作数是long或ulong（64位数），则移位数由第二个操作数的低6位给出（原因同上）。如果第一个操作数为int或long，则右移位是算数移 位（高序空位设置为符号位）。如果第一个操作数是uint或ulong类型，则右移位是逻辑移位（高位填充0）。

（1）正数右移位（以85为例，可以视作int 、long、uint、ulong之一，按哪个规则都行）

85的二进制表示：　　　　　　0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101

85右移（>>）3位： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

移位后的结果十进制表示： 10

(2)负数右移位（以-85为例，可以视作int 、long之一，此处视为int，32位）

-85的二进制补码表示：　　　　　　1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 1011

-85左移（>>）3位：　　　　　　 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101

移位后结果的原码表示：　　　　　 1000 0000 0000 0000 0000 0010 0000 1011

移位后的结果十进制表示：　　　　　-11