为什么先左移然后右移，而不是 AND 运算？

Question

我遇到了这段 C 代码：

typedef int gint
// ...
gint a, b;
// ...
a = (b << 16) >> 16;

为了便于记号，我们假设此时 b = 0x11223344。据我所知，它执行以下操作：

b << 16 会给出 0x33440000
>> 16 会给出 0x00003344

因此，最高16位被丢弃。

如果 b & 0x0000ffff 也可以，为什么有人会写 (b << 16) >> 16？后一种形式不是更容易理解吗？在这种情况下是否有任何理由使用位移位？是否存在两者不能相同的极端情况？

Answer 1

对于无符号整数类型（例如，我们最初认为正在使用的uint32_t），

(b << 16) >> 16

等同于 b & (1<<16 - 1)。

虽然对于带符号的整数类型，

(b << 16)

可能变为负数（即，低 int16_t 单独计算时会被视为负数），在这种情况下

(b << 16) >> 16

由于符号扩展，

将（可能）仍为负。在那种情况下，它与 & 掩码不同，因为最高位将被设置而不是零。

这种行为要么是故意的（在这种情况下，注释掉的 typedef 具有误导性），要么是一个错误。不看代码我就不知道了。

哦，我希望 gcc 在 x86 上的行为是双向的，但我无法评论它在 x86 之外的可移植性。正如 Lundin 指出的那样，左移可能是 UB，右移的符号扩展是实现定义的。

Answer 2

假设int的大小是32位，那么就不用移位了。事实上，带掩码的按位 & 将更具可读性、更便携和更安全。

应该注意负符号整数的左移会引发未定义的行为，而将东西左移到有符号整数的符号位也会引发未定义的行为。 C11 6.5.7（强调我的）：

The result of E1 << E2 is E1 left-shifted E2 bit positions; vacated bits are filled with zeros. If E1 has an unsigned type, the value of the result is E1 × 2E2, reduced modulo one more than the maximum value representable in the result type. If E1 has a signed type and nonnegative value, and E1 × 2E2 is representable in the result type, then that is the resulting value; otherwise, the behavior is undefined.

（我能想到的唯一可能的理由是，对 16 位 CPU 进行一些过早的优化，编译器性能较差。如果将16 位块中的算术。但是在这样的系统上，int 很可能是 16 位，所以代码那时没有任何意义。）

附带说明一下，使用带符号的 int 类型也没有任何意义。此代码最正确和安全的类型应该是 uint32_t.

Answer 3

So, the 16 highest bits are discarded.

他们不是。尽管正式实现定义了如何对有符号类型执行右移操作，但大多数编译器这样做是为了复制符号位。

因此，作为该表达式的结果，最高 16 位由第 15 位的复制值填充。

为什么先左移然后右移，而不是 AND 运算？

Why first bitshifting left and then right, instead of AND-ing?

c

bit-manipulation

bit-shift