按位运算符和“字节序”

Question

在位运算中，endianness对逻辑或移位操作有影响吗？

我正在做有关位运算符的作业，但我无法理解它，我认为我已经陷入了endianness。也就是说，我正在使用小端机器（像大多数机器一样），但这是否需要考虑还是一个浪费的事实？

如果有影响的话，我正在使用C语言。

- Frank V

---

重复：https://dev59.com/J2w05IYBdhLWcg3wiyRJ - 0andriy

在我看来，这两个问题略有不同。第一个问题类似于“在任何CPU上，128 << 2 == 512是否成立？”，而第二个问题则是指“在任何CPU上，128 << 2的布局是否为0x02 0x00？” - kolen

Answer 1

字节序只影响数据在内存中的存储方式。一旦处理器加载数据进行操作，字节序就完全无关紧要了。无论字节序如何，移位、位运算等操作都会按照预期执行（数据逻辑上以低位到高位的方式排列）。

- Michael

---

从逻辑上讲，它不应该是“高位到低位”，对吗？ - legends2k

@legends2k：有同样的想法 - Giorgi Moniava

@legends2k：是的。左移 = 乘以2的幂。右移 = 除以2的幂（对于负值，舍入方式与整数除法不同）。 - Peter Cordes

@JoshC：不，PDP-10只是按照逻辑上数据定义的方式执行操作，而不管其存储器/寄存器中的哪个位被安排在哪里。例如：当你加两个32位整数时，你无需担心处理器必须转换数据才能使加法工作（你也无需担心硬件字节中位的顺序） - ALU只是做“正确的事情”，因为它的连线方式与硬件配合得很好。位移也是同样的道理 - 它们以一种抽象出硬件字节/位顺序细节的方式对数据进行操作。 - mtraceur

@JoshC:（续）在C语言中，位移操作符的定义方式更加抽象：它们是根据它们产生的值来定义的，而不是根据它们如何移动底层位。因此，如果你在某个晦涩的平台上，硬件位移指令会产生无效的位布局，例如你将一个值位移到填充位，那么符合规范的编译器需要产生可以解决这个问题的指令，据我所知。 - mtraceur

Answer 2

位运算符抽象了字节序。例如，>> 运算符总是将位向最低有效数字位移动。但这并不意味着在使用它们时可以完全忽略字节序，例如，在处理较大结构中的单个字节时，不能总是假定它们会落在相同的位置。

short temp = 0x1234;
temp = temp >> 8;

// on little endian, c will be 0x12, on big endian, it will be 0x0
char c=((char*)&temp)[0];

澄清一下，我并不完全反对其他答案。我试图强调的是，尽管位运算符本质上是中性的，但在编写代码时不能忽略字节顺序的影响，特别是与其他运算符结合使用时。

- 1800 INFORMATION

---

你基本上不同意每个人的观点，但是你的答案却被投票选为最佳。如何识别这种行为？ - Frank V

我已经添加了进一步的澄清。 - 1800 INFORMATION

那么进一步澄清，您的意思是，除非我实际检索字节值，否则一切都没问题？ - Suvarna Pattayil

O.o 所以 >> 和 << 根本不是右移和左移；它们是“向最低有效位移动和向最高有效位移动”。这使得“通过移位进行除法和乘法”与字节序无关...现在我困惑了，如果通过 memcpy 进行强制类型转换会不会搞砸这个。 - Dmytro

Answer 3

正如其他人提到的那样，移位是由C语言规范定义的，并且与字节序无关，但右移的实现可能因架构使用补码算术还是反码算术而有所不同。

- rpetrich

Answer 4

这取决于情况。如果不将数字转换为新类型，则可以透明地处理字节序。

但是，如果您的操作涉及一些新类型转换，则需要谨慎使用。

例如，如果您想要右移一些位并显式或隐式地转换为新类型，则字节序很重要！

要测试字节序，您可以将一个int转换为char：

int i = 1;

char *ptr;

...

ptr = (char *) &i;  //Cast it here

return  (*ptr);

- Rongkai Xu

---

...或者创建一个联合体... {union { int i = 1; char a[4];} b;return b.a[3] == 1;} //大端 - user3139831

Answer 5

您没有指定语言，但通常，像C这样的编程语言在位操作中会抽象地处理字节序。因此，在位操作中，字节序并不重要。

- Mehrdad Afshari

---

考虑到这个问题没有修订，我很惊讶你说他没有提到语言，但他确实提到了，并且标记为C。 - Simeon Pilgrim

@Simeon：在我回答这个问题的时候还没有。在短时间内由单个作者进行的编辑将被合并为一个版本。这就是为什么你看到它只有一个修订版本的原因。 - Mehrdad Afshari