逻辑右移、算术右移和循环右移的区别

Question

我一直在阅读经典的《Hacker's Delight》，但是我对逻辑右移、算术右移和循环右移之间的区别感到困惑。如果我的问题显得太简单，请见谅。

- Chandrahas Aroori

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这与C有什么关系？ - Sourav Ghosh

维基百科文章有什么问题吗？你对它们有什么不理解的地方？ - Lundin

我不理解算术移位和逻辑移位的区别。 - Chandrahas Aroori

Answer 1

首先要记住机器字是固定大小的。比如说4，而且你的输入是：

+---+---+---+---+
| a | b | c | d |
+---+---+---+---+

然后将所有内容向左移动一个位置，得到：

+---+---+---+---+
| b | c | d | X |
+---+---+---+---+

问题是将什么放在X的位置上？

1. 使用shift命令将0放置在X的位置。
2. 使用rotate命令将a放置在X的位置。

现在将所有元素向右移动一个位置，得到：

+---+---+---+---+
| X | a | b | c |
+---+---+---+---+

如何确定X的值？

1. 使用逻辑移位，将0赋给X
2. 使用算术移位，将a赋给X
3. 使用循环移位，将d赋给X

大致如此。

逻辑移位对应于（左移）乘以2，（右移）除以2。

算术移位是与带符号数字的二进制补码表示相关的。在这种表示中，符号是最左边的位，然后算术移位保留符号（这称为符号扩展）。

循环移位没有普通的数学意义，甚至在计算机中也几乎已经过时了。

- Jean-Baptiste Yunès

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“Shift” 可以更具体地称为 “逻辑移位”，不是吗？ - endolith

逻辑右移不会乘以2或除以2。例如，-75 >>> 1 = 90。算术右移保留符号，因此可以实现乘以2或除以2的效果。 - Jed

我从未说过逻辑移位是针对二进制补码数字的，只有算术移位。 - Jean-Baptiste Yunès

需要注意的是，算术右移向负无穷舍入，而普通有符号除法（在C中）向0截断。因此，对于有符号x编译x/2需要在SAR指令之上进行一些符号位技巧。 - Peter Cordes

逻辑移位和算术移位的定义是错误的。算术移位是用于除以或乘以2的，而不是逻辑移位。请纠正。 - Argus Waikhom

Answer 2

这个区别在最右边的一列中解释得很清楚了。

• 逻辑移位将数字视为一组比特，并进行零填充。这是C语言中的>>运算符。

• 算术移位将数字视为带符号整数（采用2的补码表示法），并“保留”最高位，如果最高位为0，则填充0，如果最高位为1，则填充1。如果被移位的数字为负数，则C语言的右移运算符具有实现定义的行为。
  
  例如，二进制数11100101（假设采用2的补码表示法，在十进制下为-27），使用逻辑移位向右移动3位后，变为00011100（十进制28）。这显然令人困惑。使用算术移位，符号位将被保留，结果将变为11111100（十进制-4，对于-27/8来说大约是正确的）。

• 旋转则不做此类操作，因为最高位会被低位替换。C语言没有旋转运算符。

- unwind

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你能更清楚地解释算术移位吗？可以举个例子吗？ - Chandrahas Aroori

@ChandrahasAroori，你可以在谷歌上找到大量的例子 https://en.wikipedia.org/wiki/Bitwise_operation - phuclv

"11111100（十进制约为4）" ... 这不是00000011的负数吗，应该是-3才对吧？ - KMC

@KMC 这是二进制补码表示法。为了得到-4的二进制补码表示，需要取4的位表示形式，翻转所有位并加1。 - Hari

Answer 3

逻辑右移是将比特位向右移动，并将最高有效位(MSB)变为0。

例如：数字1 0 1 1 0 1 0 1的逻辑右移结果是0 1 0 1 1 0 1 0。

算术右移是将比特位向右移动，并使最高有效位(MSB)与原始数字相同。

例如：数字1 0 1 1 0 1 0 1的算术右移结果是1 1 0 1 1 0 1 0。

- Tanu Arora