有符号整数的右移

Question

#include<stdio.h>

int main()
{
  int num;

  printf("enter the number\n");
  scanf("%d",&num);

  int a,b;
  printf("enter the number of bits yiu want to shift\n");
  scanf("%d",&b);

  a=num>>b;

  printf("a is=%d\n",a);

  return 0;
}

对于正数num，我得到了预期的结果。但是，在我的程序中进行dry run时，使用负值num时无法找到答案。 以num=-1为例子： 所以-1将被表示为1111111111111111，并将其右移1位应该产生输出0111111111111111，即十进制形式的32767。但输出为-1。

- user2738777

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@barakmanos 使用该定义，我期望输出为32767。 - user2738777

@barakmanos：你指的是哪个定义？C标准并没有这样说；它说结果是实现定义的（请参见R Sahu的答案；他比我先回答了）。 - Keith Thompson

@barakmanos：我不知道。如果我需要使用移位运算符，我会尝试仅将它们应用于无符号类型。 - Keith Thompson

@barakmanos 示例侧边栏：尽管旧机器正在退出使用，但它生成的数据校验和取决于旧机器的非2补数移位和有符号零。因此，为了继续检查和生成相同的校验码 - 因为数据格式仍在使用中 - 我的2补数机器需要模拟带符号整数运算以获得正确的校验码。现在，如果那台机器没有使用UB，这将不是一个现代问题。 - chux - Reinstate Monica

@KeithThompson：我们通常只对“unsigned”操作数应用移位（由于需要移位的任务的典型性质，例如位掩码等）...但是这仍然让我想到了所有那些情况，在这些情况下，我有意地对“signed”操作数应用右移以“拖动”该符号位... - barak manos

Answer 1

根据C99标准N1256(重点标记)中的规定:

6.5.7位移运算符

5、表达式E1 >> E2 的结果是将E1右移E2位。如果E1具有无符号类型或者E1具有带符号类型且非负值，则结果的值是商的整数部分，商为 E1 X 2^E2。如果E1具有带符号类型并且为负值，则结果的值由具体实现定义。

- R Sahu

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为了完整起见，这在C89和C11中是相同的。 - Cornstalks

基本上，如果你想要在位移时插入0，先将其转换为无符号整数，进行位移操作，然后再转换回有符号整数即可。 - Cole Tobin

那么我无法预测有符号数的移位运算符的值？ - user2738777

@user2738777，这并不是以平台无关的方式编写的。当你从gcc切换到Visual Studio时，行为可能会有所不同，没有保证。 - R Sahu

正如R Sahu所说，这种方法并不是平台无关的。有些平台可能会在符号位上进行移位（就像你的平台一样），但有些平台可能会在0上进行移位。你永远不知道。 - Cole Tobin

Answer 2

在C语言中，对负数进行右移操作的行为是由实现定义的。

对于gcc编译器，在文档中强调会传播符号位：

（4.5整数）一些有符号整数的按位运算的结果（C90 6.3，C99和C11 6.5）

按位运算符作用于包括符号位和值位在内的值的表示形式，其中符号位被认为是最高值位上方的。有符号的“>>”通过符号扩展来处理负数。

在其他实现中，一些小型嵌入式平台不会传播符号位，但大多数实现会传播它。

- ouah