Swift 中的无符号右移运算符 '>>>' 是什么？

Question

你如何在Swift中实现与Java的无符号右移操作符相当的功能？

根据Java文档，无符号右移操作符">>>"将0移入最左边的位置，而">>"后的最左边位置则取决于符号扩展。

例如，

    long s1 = (-7L >>> 16); // result is 281474976710655L
    long s2 = (-7L >> 16); // result is -1

为了在Swift中实现这一点，我会通过执行以下操作来获取除符号位之外的所有位：

    let lsb = Int64.max + negativeNumber + 1

请注意，数字必须为负数！如果溢出移位运算符，则应用程序会崩溃并显示EXC_BAD_INSTRUCTION错误，这不太好...另外，我故意使用Int64。因为没有更大的数据类型，做类似于(1 << 63)的操作会导致Int64溢出并崩溃。因此，我将其写成了Int64.max + negativeNumber - 1，而不是在更大的数据类型中执行((1 << 63) - 1 + negativeNumber)。

然后，使用常规逻辑移位对该正数进行移位，并在符号后的第一个左位上与符号位的位进行OR运算。

    let shifted = (lsb >> bits) | 0x4000000000000000

然而，这并没有给我期望的结果。

    ((Int64.max - 7 + 1) >> 16) | 0x4000000000000000 // = 4611826755915743231

不确定我做错了什么... 还有，能否将此运算符命名为“>>>”并扩展Int64？ 编辑： 以下是OOper的解决方案：

infix operator >>> : BitwiseShiftPrecedence

func >>> (lhs: Int64, rhs: Int64) -> Int64 {
  return Int64(bitPattern: UInt64(bitPattern: lhs) >> UInt64(rhs))
}

我正在用Swift实现Java的Random类，其中还涉及将64位整数截断为32位。感谢OOper，我意识到可以使用truncatingBitPattern初始化程序来避免溢出异常。在Swift中，描述这里的函数“next”变成了这样：

var seed: Int64 = 0
private func next(_ bits: Int32) -> Int32 {
    seed = (seed &* 0x5DEECE66D &+ 0xB) & ((1 << 48) - 1)
    let shifted : Int64 = seed >>> (48 - Int64(bits))
    return Int32(truncatingBitPattern: shifted)
}

- endavid

Answer 1

一种确定的方法是使用无符号整数类型的无符号移位操作：

infix operator >>> : BitwiseShiftPrecedence

func >>> (lhs: Int64, rhs: Int64) -> Int64 {
    return Int64(bitPattern: UInt64(bitPattern: lhs) >> UInt64(rhs))
}

print(-7 >>> 16) //->281474976710655

在使用位计数为16的右移时，使用-7进行测试似乎不是一个好的示例，因为它会丢失所有有效位。

如果您想按照自己的方式进行操作，在按位或缺失符号位时，它不能是常量0x4000000000000000。当位数等于0时，它需要是0x8000_0000_0000_0000（此常量在Swift Int64中会溢出），并且需要与相同的位逻辑移位。

因此，您需要编写类似以下内容的代码：

infix operator >>>> : BitwiseShiftPrecedence

func >>>> (lhs: Int64, rhs: Int64) -> Int64 {
    if lhs >= 0 {
        return lhs >> rhs
    } else {
        return (Int64.max + lhs + 1) >> rhs | (1 << (63-rhs))
    }
}

print(-7 >>>> 16) //->281474976710655

如果需要无符号移位操作，使用无符号整数类型似乎更容易。

- OOPer

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太完美了！谢谢！你还让我意识到，在截断时为了避免溢出，我可以使用这个初始化方法：Int32(truncatingBitPattern:)。我之所以关注这个问题，是因为我正在按照Java文档中的规定实现Java Random。我会将它添加到描述中。 - endavid

Answer 2

Swift有无符号整数类型，因此不需要单独的无符号右移运算符。这是Java中的一种选择，由于决定不使用无符号类型而导致。

- Joey

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确切地说，这解决了Java存在的一个问题。Swift没有等价物，因为它没有同样的问题。 - Alexander