C/C++移位运算符出界后的结果是不可预期的

以前看到C++标准上说，移位运算符（<<、>>）出界时的行为并不确定：

The behavior is undefined if the right operand is negative, or greater than or equal to the length in bits of the promoted left operand.

我当时也没有深究过这个问题。前几天有个网友来信问起这件事，我才发现，这和Intel CPU的移位运算有关。下面是那位网友的来信以及我的回复：

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您好！运算符<<作为位操作中的高效的操作，但我遇到一个问题：下面在VC环境下发现一个很不明白的地方，下面标注。

#include <stdio.h>
void main()
{
   unsigned int i,j;
   i=35;

   //为什么下面两个左移操作结果不一样？
   j=1<<i;  // j为8
   j=1<<35; // j为0
}

不知是哪里没有理解对。

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原因是这样的：i=35;j=1<<i;这两句在VC没有做优化的情况下，将被编译成下面的机器指令：

mov dword ptr [i],23h
mov eax,1
mov ecx,dword ptr [i]
shl eax,cl
mov dword ptr [j],eax

在shl一句中，eax=1，cl=35。而Intel CPU执行shl指令时，会先将cl与31进行and操作，以限制左移的次数小于等于31。因为35 & 31 = 3，所以这样的指令相当于将1左移3位，结果是8。

而j=1<<35;一句是常数运算，VC即使不做优化，编译器也会直接计算1<<35的结果。VC编译器发现35大于31时，就会直接将结果设置为0。这行代码编译产生的机器指令是：

mov dword ptr [j],0

对上面这两种情况，如果把VC编译器的优化开关打开（比如编译成Release版本），编译器都会直接将结果设置为0。

所以，在C/C++语言中，移位操作不要超过界限，否则，结果是不可预期的。

下面是Intel文档中关于shl指令限制移位次数的说明：

The destination operand can be a register or a memory location. The count operand can be an immediate value or register CL. The count is masked to 5 bits, which limits the count range to 0 to 31. A special opcode encoding is provided for a count of 1.