Question

gcc按位Leftshift（<<）奇怪的行为。这是我的代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void foo(int n){
  printf("1<<32:%d\n", 1<<32);
  printf("1<<(32-n):%d\n", 1<<(32-n));
}

int main(){
    foo(0);
}

如果我将0作为参数传递，结果可能会有所不同。编译源代码：

$gcc main.c -o demo -lm -pthread -lgmp -lreadline 2>&1
main.c: In function 'foo':
main.c:5:3: warning: left shift count >= width of type [enabled by default]

执行程序：

$demo

1<<32:0
1<<(32-n):1

这个结果是我从compile online site

得到的

如果将0传递给它，如何使foo函数输出0？（目前输出1代替）

Answer 1

移动一个等于或大于左操作数的提升类型宽度的值是未定义的行为，因此您必须专门测试并避免这种情况。此外，导致溢出的带符号类型的左移也是未定义的行为，因此您还需要避免移位31：

printf("1<<(32-n):%d\n", (n > 1 && n < 33) ? 1 << (32-n) : 0);

此特定表达式对于未定义的情况使用0，但如果需要，可以以不同方式处理。

Answer 2

由于您正在移位32位整数，因此移位32位将导致零值。但是，CPU的位移操作只能移位0到31位，因为其他任何东西通常都没用，只会使计算复杂化。

第一个示例1<<32似乎有效的原因是编译器在编译时将其优化为0，同时还打印警告。另一个例子，1<<(32-n)具有在编译时无法确定的移位值（因此也没有警告）。相反，CPU使用减法32 - n == 32的结果进行移位操作，但CPU只取五个最低位，因此溢出为0，结果为1 << 0 == 1。

要解决此问题，您必须使用特殊情况n == 0，使用更宽的数据类型，或者只使用更少的位。

Answer 3

gcc告诉你警告的问题是什么：

main.c:5:3: warning: left shift count >= width of type [enabled by default]

您的班次需要小于该类型的大小，否则它是未定义的行为。 C99标准草案部分6.5.7 按位移位运算符段 3 表示：

[...]如果右操作数的值为负或大于或等于提升的左操作数的宽度，则行为未定义。

为什么第一个printf与第二个-fdump-tree-original不同？如果您使用foo进行构建，则会看到为printf ((const char * restrict) "1<<32:%d\n", 0); printf ((const char * restrict) "1<<(32-n):%d\n", 1 << 32 - n);生成以下代码：

似乎第一种情况是它被优化到{{1}}，这与未定义的行为一致，编译器可以做任何事情，包括似乎有用的行为。

Answer 4

不要惊讶。你正在处理一个32位的int，所以当你做1＆lt;＆lt; 32时，你已经将该位置移到了int的末尾，并将整个事件归零。

e.g。二进制：

    33222222 22211111 11111000 00000000
    10987654 32109876 54321098 76543210
 1: 00000000 00000000 00000000 00000001

   ^--- position #32

Answer 5

根据C标准ISO 9899:1999第6.5.7章Bitwise shift operators：

对每个操作数执行整数提升。类型结果是提升左操作数的结果。如果值右操作数为负数或大于或等于宽度升级后的左操作数，行为未定。

奇怪的是，编译器以不同的方式处理这两个表达式。但是，由于这会导致不确定的行为，所以这不是问题。您需要做的是在评估之前检查操作数，以确保它是一个有效的表达式。

Answer 6

我终于想出了一个解决方案，至少使输出相同。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void foo(int n){
  printf("1<<32:%d\n", 1<<32);
  printf("1<<(32-n):%d\n", (1<<(31-n))<<1);
}

int main(){
    foo(0);
}

Bitwise Leftshift（＆lt;＆lt;＆quot;）奇怪的行为

6 个答案: