C_无符号数和有符号数的左移和右移

转自：http://blog.csdn.net/yangtalent1206/article/details/7282764

 

今儿巩固下概念，转载下百度上找到的资料，加上了自己的理解，供参考

1       当左移移出的是“1”而不是0时，你该怎么想？

2       当左移的操作数是一个sign型是，你该怎么想？

3       在单片机中和在C语言中是完全一样的吗？

4       左移与右移在内存中的关系？

5       什么时候左移相当于乘2？

6       有兴趣的话可以研究一下单片机汇编中的循环左右移！

左移

先说左移,左移就是把一个数的所有位都向左移动若干位,在C中用<<运算符.例如:

int i = 1;

i = i << 2; //把i里的值左移2位

也就是说,1的2进制是000...0001(这里1前面0的个数和int的位数有关,32位机器,gcc里有31个0),左移2位之后变成000...0100,也就是10进制的4,所以说左移1位相当于乘以2,那么左移n位就是乘以2的n次方了(有符号数不完全适用,因为左移有可能导致符号变化,下面解释原因)

需要注意的一个问题是int类型最左端的符号位和移位移出去的情况.我们知道,int是有符号的整形数,最左端的1位是符号位,即0正1负,那么移位的时候就会出现溢出,例如:

int i = 0x40000000; //16进制的40000000,为2进制的01000000...0000

i = i << 1;

那么,i在左移1位之后就会变成0x80000000,也就是2进制的100000...0000,符号位被置1,其他位全是0,变成了int类型所能表示的最小值,32位的int这个值是-2147483648,溢出.如果再接着把i左移1位会出现什么情况呢?在C语言中采用了丢弃最高位的处理方法,丢弃了1之后,i的值变成了0.

左移里一个比较特殊的情况是当左移的位数超过该数值类型的最大位数时,编译器会用左移的位数去模类型的最大位数,然后按余数进行移位,如:

int i = 1, j = 0x80000000; //设int为32位

i = i << 33;  // 33 % 32 = 1 左移1位,i变成2

j = j << 33;  // 33 % 32 = 1 左移1位,j变成0,最高位被丢弃

在用gcc编译这段程序的时候编译器会给出一个warning,说左移位数>=类型长度.那么实际上i,j移动的就是1位,也就是33%32后的余数.在gcc下是这个规则,别的编译器是不是都一样现在还不清楚.

总之左移就是: 丢弃最高位,0补最低位

在keil c51中，内部函数库INTRINS.H中_crol_(m,n)表示将m循环左移n位，

与m<<n的效果不同。前者的低位移进高位移出的位，后者低位填入0

再说右移,明白了左移的道理,那么右移就比较好理解了.

右移

右移的概念和左移相反,就是往右边挪动若干位,运算符是>>.

右移对符号位的处理和左移不同,对于有符号整数来说,比如int类型,右移会保持符号位不变,例如:

int i = 0x80000000;

i = i >> 1; //i的值不会变成0x40000000,而会变成0xc0000000

就是说,符号位向右移动后,正数的话补0,负数补1,也就是汇编语言中的算术右移.同样当移动的位数超过类型的长度时,会取余数,然后移动余数个位.

   负数10100110 >>5(假设字长为8位)，则得到的是 11111101

 

自己总结的是：

仅是无符号数操作，左移动N位，是乘以2的N次方

右移N位，是除以2的N次方

带符号数操作，丢弃符号位最高位,0补最低位。

 

 

总之,在C中,左移是逻辑/算术左移(两者完全相同),右移是算术右移,会保持符号位不变.实际应用中可以根据情况用左/右移做快速的乘/除运算,这样会比循环效率高很多

 

 

总结

1移位操作符的两个操作数必须是整型的。整个移位表达式的值的类型也是整型的，而且，左移位操作符与右移位操作符的运算并不对称。

2 一切以在内存中的存储形式有关！

 

其实不管是有符号数还是无符号数，右移一位都是相当于除2，左移一位相当于乘2，前提是数据不溢出的情况下。
假设你是16位的一个有符号数，乘以2你至少应保证目标数据是17位。
对于无符号数也一样，数据溢出照样会出错。
比如你要做加法运算，加数和被加数都是16bits的，那你的和至少得定义成17bits才不会出错。

 

个人理解和总结：

逻辑移位：只是逻辑上的移位操作，移位后的数据不符合对原数据进行任何算术运算得出的结果。

算术移位：对原数据移位后的结果符合某种运算规则，如对无符号数向左移n位，在不溢出的情况下相当于乘以2^n。

有符号数：

左移：如果数为正，则符号位为0，在不溢出的情况下，且移动的第一个非零位为到达符号位时，左移一位相当于乘2；如果移动的第一个非零位到达符号位，则数的符号将改变，不再遵守算术规则。如果数为负，则符号位为1，左移会把符号位移掉，故不遵守算术规则。

右移：如果数为正，不溢出的情况下，每移一位相当于除以2。如果数为负，移一位相当于除以2，不会出现溢出情况。

 

无符号数：

左移：不溢出的情况下，左移一位相当于乘2。

右移：不溢出的情况下，右移一位相当于除2。