C语言中的位移运算符<<和>>是否会保留进位标志位？

Question

我阅读了关于C语言在移位操作中保留进位位的内容，这个信息可以在特定于处理器的.h文件中找到。

这是真的吗？我应该使用这种方法吗？还是我应该自己计算进位位？

- cxzp

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也许一些内联汇编可以解决这个问题。 - huseyin tugrul buyukisik

我很好奇您检查进位的用例是什么。当在汇编级别完成时，通常是一种按顺序检查寄存器中位值的技术。在C中有其他方法可以做到这一点，而不涉及检查进位。如果有特定于处理器的实现，则除非您真正需要每次迭代微秒级别的性能调整，否则不会获得太多性能提升。 - lurker

Answer 1

在C语言中，没有标准的方法来访问原始操作中的进位位。

你需要在一个更大的数据类型中执行移位操作：

uint16_t foo = ...;

uint32_t tmp = (uint32_t)foo << shift;
uint16_t result = (uint16_t)tmp;
uint16_t carry  = (uint16_t)(tmp >> 16);

或者通过执行相反的转移：

uint16_t result = foo << shift;
uint16_t carry  = foo >> (16 - shift);

请注意，如果shift == 0，则此第二种方法将调用未定义的行为。因此，您需要单独处理这种情况。

- Oliver Charlesworth

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是的，如果有更大的数据类型可用，那么使用更大的数据类型是最好的选择。请注意：如果“shift <= 0”或“shift >= 16”，答案也会引发未定义的行为。不过，对于任何使用您的精彩答案的人来说，处理这些情况应该不是什么大挑战。 - chux - Reinstate Monica

@chux：谢谢！然而，shift < 0 或 >= 16 无论如何都是未定义行为，而我的第二种方法也意味着 shift == 0 同样是未定义行为。 - Oliver Charlesworth

回顾一下，我认为在第二种方法中移位0可能是可以的。我们都认为uint16_t result = foo << 0没问题吧？但是uint16_t carry = foo >> 16不是已经定义了吗？ - chux - Reinstate Monica

先生，您是正确的！(*Ed McMahon) "如果右操作数的值为负或大于等于提升后的左操作数的宽度，则行为未定义。" foo >> 16 是UB。我被困在6.5.7 p4&5中。 - chux - Reinstate Monica

Answer 2

标准C不提供对移位操作的进位访问。
一些C实现具有特定于处理器的.h文件或其他扩展，可以允许访问。

在实际应用中，应避免使用来自处理器特定的.h文件或扩展功能。但是如果必须使用，请考虑同时编写C标准解决方案，至少作为文档的一部分。请参见推荐的@Oli Charlesworth解决方案。

通常，要创建有效的可移植代码，可能需要从更高的层面查看问题，并且不使用进位。另一方面，如果这是针对一小范围计算机的，可以使用适合您的（或支付您工资的）方法。

我的早期示例中指出了各种弱点。我现在将其视为依赖于实现。它们已被删除。

- chux - Reinstate Monica

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你说这个涉及可移植性是正确的。左移负值是未定义行为，与可移植性相去甚远。右移负值是实现定义行为，可能包括符号保留，如果现在不是，那么将来某个时候可能会有。两者都应该避免使用。 - autistic

@ 未定义行为 同意您对我“边缘”示例的评估，并已将其删除。 - chux - Reinstate Monica