Question

当我使用shift >> <<进行操作时，我最近发现了一种（奇怪的）行为！

为了解释它，让我编写这个小的可运行代码，执行两个应该相同的操作（在我的理解中），但我对不同的结果感到惊讶！

#include <stdio.h>

int main(void) {
    unsigned char a=0x05, b=0x05;

    // first operation
    a = ((a<<7)>>7);

    // second operation
    b <<= 7;
    b >>= 7;

    printf("a=%X b=%X\n", a, b);
    return 0;
}

运行时，a = 5和b = 1。我希望它们都等于1！有人可以解释为什么我得到这样的结果吗？

P.S：在我的环境中，unsigned char的大小为1个字节

Answer 1

在第一个例子中：

a转换为int，向左移动，然后向右移动，然后转换回usigned char。

这显然会导致a=5。

在第二个例子中：

b转换为int，向左移动，然后转换回unsigned char。
b转换为int，向右移，然后转换回unsigned char。

不同之处在于您在转换为unsigned char

期间丢失了第二个示例中的信息

Answer 2

行之间发生的事情的详细解释：

案例a：

在表达式a = ((a<<7)>>7);中，首先评估a<<7。
C标准规定移位运算符的每个操作数都是隐式整数提升的，这意味着如果它们是bool，char，short等类型（统称为＆＃34;小整数类型＆＃34;），它们会被提升到int。
这是C中几乎所有运营商的标准做法。变速操作员与其他运营商的不同之处在于，他们不会使用另一种称为“平衡”的常见隐性促销。相反，shift的结果总是具有提升的左操作数的类型。在这种情况下int。
因此a被提升为int类型，仍然包含值0x05。 7字面值已经是int类型，因此无法升级。
当您将此int向左移动7时，您将获得0x0280。操作的结果是int类型。
请注意int是一个有符号的类型，所以如果你继续将数据转移到符号位，你就会调用未定义的行为。同样，如果左侧或右侧操作数为负值，您还可以调用未定义的行为。
您现在拥有表达式a = 0x280 >> 7;。由于两个操作数都已经为int，因此下一个移位操作不会进行任何促销。
结果是5，类型为int。然后将此int转换为unsigned char，这很好，因为结果足够小以适应。

案例b：

b <<= 7;相当于b = b << 7;。
与以前一样，b会升级为int。结果将再次为0x0280。
然后尝试将此结果存储在unsigned char中。它不适合，因此它将被截断为仅包含最低有效字节0x80。
在下一行，b再次被提升为包含0x80的int。
然后你将0x80移动7，得到结果1.这是int类型，但可以放在unsigned char中，所以它适合b。

好建议：

永远不要在有符号整数类型上使用逐位运算符。这在99％的案例中没有任何意义，但可能导致各种错误和定义不明确的行为。
使用逐位运算符时，请使用stdint.h中的类型而不是C中的原始默认类型。
使用按位运算符时，使用显式强制转换为预期类型，以防止错误和意外的类型更改，同时也明确表示您实际了解隐式类型促销如何工作，并且您没有只是让代码偶然起作用。

编写程序的更好，更安全的方法是：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>    

int main(void) {
    uint8_t a=0x05;
    uint8_t b=0x05;
    uint32_t tmp;

    // first operation
    tmp = (uint32_t)a << 7;
    tmp = tmp >> 7;
    a = (uint8_t)tmp;

    // second operation
    tmp = (uint32_t)b << 7;
    tmp = tmp >> 7;
    b = (uint8_t)tmp;

    printf("a=%X b=%X\n", a, b);
    return 0;
}

Answer 3

移位操作会对其操作数进行整数提升，并且在您的代码中，生成的int会像这样转换回char：

// first operation
a = ((a<<7)>>7); // a = (char)((a<<7)>>7);

// second operation
b <<= 7; // b = (char) (b << 7);
b >>= 7; // b = (char) (b >> 7);

引用N1570草案（后来成为C11的标准）：

6.5.7按位移位运算符：


每个操作数应具有整数类型。

对每个操作数执行整数提升。结果的类型是提升的左操作数的类型。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。

并且它认为在C99和C90中有类似的陈述。

如何在C中评估换档操作符？

3 个答案:

6.5.7按位移位运算符：