Rust的位移运算符具体语义是什么？

Question

我试图找到关于整数上的 << 和 >> 操作符是如何工作的确切信息，但我没有找到清晰的答案（文档在这方面并不是很好）。

有两个语义部分对我来说不太清楚。首先，“移入”的是哪些位？

• 从一侧移入零（即 0b1110_1010u8 << 4 == 0b1010_0000u8），或者
• 位旋转（即 0b1110_1010u8 << 4 == 0b1010_1110u8），或者
• 它是未指定的（就像整数溢出行为一样未指定），或者
• 其他情况。

另外，移位操作对带符号整数的操作如何呢？符号位是否也参与了移位操作？还是这是未指定的？

- Lukas Kalbertodt

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执行 >> 操作。嗯，这确实不是非常详细的文档。我建议您打开一个问题来请求更详细的文档。 - mcarton

请注意，rotate_right的文档说明“请注意，这与>>不是相同的操作！”，因此至少可以从中得知>>不会旋转位。 - mcarton

Answer 1

Rust的移位运算符确切的语义是什么？

没有固定的语义。移位运算符是用户可实现的trait，你可以在其中做任何你想做的事情。文档甚至展示了一个例子，"[通过给定的量] 实现 'Shr' 将向右旋转一个向量"。

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<< 和 >> 运算符在整数上如何工作？

参考文档有一个关于 算术和逻辑二进制运算符 的部分。最有用的是它包含了这个注脚：

对于带符号整数类型进行算术右移，对于无符号整数类型进行逻辑右移。

逻辑移位 和 算术移位 是预先存在的计算机科学术语，具有已确定的定义。

零被移入

是的。

位会旋转

不可以。左旋和右旋有各自的方法，详见rotate_left和rotate_right。

- Shepmaster

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值得注意的是，仅仅将数字的左边界的位移出去并不被视为"溢出"。只有当位移的数量大于或等于位数时，才被视为溢出。 - undefined

Answer 2

特意保持对特质Shl和Shr的文档简洁，以便它们可以采用最适合当前类型的行为（考虑新类型！）。就基本整数类型而言，Rust参考涵盖了它们的行为，其中还包括一些推断：

- << | 左移位 | std::ops::Shl - >> | 右移位* | std::ops::Shr 在有符号整数类型上进行算术右移，在无符号整数类型上进行逻辑右移。它还包括一些示例，进一步说明这些是常规的逻辑/算术移位：在左位移时将零插入到最低有效位，对于带符号整数，在右位移时扩展最高位。它也不是旋转, 如rotate_left和rotate_right方法所描述的那样。

assert_eq!(13 << 3, 104);
assert_eq!(-10 >> 2, -3);

此外，移位过多可能被视为算术溢出，而不是未定义的行为。参见：在Rust中，过大的位移是否被视为未定义行为？

- E_net4