Question

我想要注意的是，正如Olaf所指出的那样，编译器没有错。

免责声明：我不完全确定这种行为是由编译器优化引起的。

无论如何，在C中我试图确定8位字节的第n位（n应该在0和7之间，包括0和7）是1还是0。我最初想出了这个解决方案：

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

bool one_or_zero( uint8_t t, uint8_t n ) // t is some byte, n signifies which bit
{
    return (t << (n - (n % 8) - 1)) >> 7;
}

根据我之前的理解，将对字节执行以下操作：

假设t = 5和n = 2。然后，字节t可以表示为0000 0101。我假设(t << (n - (n % 8) - 1))会改变t的位，以便t为1010 0000。这个假设只是有些正确。我还假设下一位移位（>> 7）会移位t的位，以便t为0000 0001。这个假设也只是有些正确。

TL; DR ：我认为第return (t << (n - (n % 8) - 1)) >> 7;行是这样做的：

t是0000 0101
发生第一次移位; t现在是1010 0000
发生第二次移位; t现在是0000 0001
t以0000 0001

虽然我打算这样做，但事实并非如此。相反，我必须写下以下内容，以获得我的预期结果：

bool one_or_zero( uint8_t t, uint8_t n ) // t is some byte, n signifies which bit
{
    uint8_t val = (t << (n - (n % 8) - 1));
    return val >> 7;
}

我知道添加uint8_t val并不是一个巨大的性能消耗。不过，我想知道两件事：

我是否必须初始化另一个变量来执行我想要的操作？
为什么单行内容与双行内容的作用相同？

我的印象是，当编译器优化我的代码时，它会将两个位移一起打破，因此只发生一个。这似乎是一件好事，但它没有按照预期“清除”其他位。

Answer 1

这个代码非常复杂，只是检查一个整数位。尝试标准方法：

return (t & (1U << n)) != 0;

如果必须检查n是否有效，请添加断言。 else掩蔽(n & 7)或模数(n % 8)（这将由编译器优化到掩码操作）将强制移位计数在有效范围内。由于该模式将被许多编译器识别，如果可用，它们可能会将其转换为单个位测试CPU指令。

为避免幻数，您应该将模数8替换为：(sizeof(t) * CHAR_BIT)。这将遵循t可能具有的任何类型。掩模总是小于模数。

您的代码：

(n - (n % 8) - 1))

如果n < 8它会产生负值（-1正好）。 Negative shifts现在undefined behaviour，所以任何事情都可能发生（注意鼻子恶魔）。

Answer 2

我相信你是整数推广的牺牲品。

当你有一个表达式：x operator y时，你应该注意一些事情。第一个是表达式的结果（并且在其他操作数的过程中）被提升为＆＃34;最大的＆＃34;两个操作数的类型。

在您的示例中，这意味着以下内容：

(t << (n - (n % 8) - 1)) >> 7;常数8是int因此n%8也是int。
(t << (n - (integer) - 1)) >> 7 (n - integer - 1)也是一个整数，这意味着临时值(t << integer)将存储在int中。这意味着你不会切断＆＃34;你想要的最重要的一点，因为结果存储在（很可能）32位，而不像你想象的那样存储。

另一方面，如果您暂时将int结果存储在uint8_t中，您将正确地切断前导位并获得您想要的结果。

您可以通过在计算过程中将操作数转换为uint8_t来解决此问题：

(t << (uint8_t)(n - (n % 8) - 1))) >> 7;

或者甚至更好，使用奥拉夫在答案中建议的面具：

(t & ((uint8_t)1 << n)) != 0

反正有没有在C中绕过这个编译器优化？

2 个答案: