Question

以下小程序在Mac上使用GCC 4.2.1版（Apple Inc. build 5664）非常尴尬。

#include <stdio.h>

int main(){
        int x = 1 << 32;
        int y = 32;
        int z = 1 << y;
        printf("x:%d, z: %d\n", x, z);
}

结果是x:0, z: 1。
任何想法为什么x和z的值不同？
非常感谢。

Answer 1

简答：英特尔处理器将移位计数屏蔽为5位（最多31位）。换句话说，实际执行的移位是（32 | 31）= 0位（无变化）。

在Linux 32位PC上使用gcc会出现相同的结果。

我收集了这个程序的较短版本，因为我很困惑为什么32位的左移应该导致非零值：

int main(){
    int y = 32;
    unsigned int z = 1 << y;
    unsigned int k = 1;
    k <<= y;
    printf("z: %u, k: %u\n", z, k);
}

..使用命令gcc -Wall -o a.s -S deleteme.c（评论是我自己的）

main:
leal    4(%esp), %ecx
andl    $-16, %esp
pushl   -4(%ecx)
pushl   %ebp
movl    %esp, %ebp
pushl   %ecx
subl    $36, %esp
movl    $32, -16(%ebp)  ; y = 32
movl    -16(%ebp), %ecx ; 32 in CX register
movl    $1, %eax        ; AX = 1
sall    %cl, %eax       ; AX <<= 32(32)
movl    %eax, -12(%ebp) ; z = AX
movl    $1, -8(%ebp)    ; k = 1
movl    -16(%ebp), %ecx ; CX = y = 32
sall    %cl, -8(%ebp)   ; k <<= CX(32)
movl    -8(%ebp), %eax  ; AX = k
movl    %eax, 8(%esp)
movl    -12(%ebp), %eax
movl    %eax, 4(%esp)
movl    $.LC0, (%esp)
call    printf
addl    $36, %esp
popl    %ecx
popl    %ebp
leal    -4(%ecx), %esp
ret

好的，这是什么意思？这条指令让我感到困惑：

sall    %cl, -8(%ebp)   ; k <<= CX(32)

显然k 向左移位32位。

你有我 - 它正在使用sall指令arithmetic shift。我不知道为什么将它旋转32会导致位重新出现在初始位置。我最初的推测是处理器被优化以在一个时钟周期内执行该指令 - 这意味着任何超过31的移位都将被视为无关紧要。但我很想找到答案，因为我希望旋转应该导致所有位都从数据类型的左端掉落。

我找到了http://faydoc.tripod.com/cpu/sal.htm的链接，它解释了移位计数（在CL寄存器中）被屏蔽为5位。这意味着如果您尝试移位32位，则执行的实际移位将为零位（即无更改）。答案就是答案！

Answer 2

如果ints为32位或更短，则行为未定义... 未定义的行为无法解释。

标准说：

6.5.7 / 3 [...]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。

您可以检查int 宽度位大小，例如：

#include <limits.h>
#include <stdio.h>
int main(void) {
    printf("bits in an int: %d\n", CHAR_BIT * (int)sizeof (int));
    return 0;
}

您可以检查int宽度（可以有填充位），例如：

#include <limits.h>
#include <stdio.h>
int main(void) {
    int width = 0;
    int tmp = INT_MAX;
    while (tmp) {
        tmp >>= 1;
        width++;
    }
    printf("width of an int: %d\n", width + 1 /* for the sign bit */);
    return 0;
}

标准6.2.6.2/2：对于有符号整数类型，对象表示的位应分为三组：值位，填充位和符号位。不需要任何填充位;应该只有一个符号位

Answer 3

C99标准表示将数字移位操作数的位（或更多）的宽度的结果是不确定的。为什么呢？

这样，编译器就可以为特定的体系结构创建最有效的代码。例如，i386移位指令使用5位宽的字段作为位数来移位32位操作数。 C99标准允许编译器简单地获取移位计数的后五位并将它们放入字段中。显然，这意味着32位（=二进制100000）的移位与0的移位相同，因此结果将是左操作数不变。

不同的CPU架构可能使用更宽的位字段，比如32位。编译器仍然可以将移位计数直接放在字段中，但这次结果将为0，因为32位的移位会将所有位移出左操作数。

如果C99将这些行为中的一个或另一个定义为正确，则英特尔的编译器必须对过大的移位计数进行特殊检查，否则非i386的编译器必须屏蔽移位计数。

原因

   int x = 1 << 32;

和

   int z = 1 << y;

给出不同的结果是因为第一次计算是一个常量表达式，完全由编译器执行。编译器必须使用64位算术计算常量表达式。第二个表达式由编译器生成的代码计算。由于y和z的类型都是int，因此代码使用32位宽的int生成计算（i386上的int为32位，Apple上为gcc的x86_64）。

Answer 4

在我看来“int x = y＆lt;＆lt; 32;”如果sizeof（int）== 4则没有意义。

但我遇到了类似的问题：

长y = ...... long x = y＆lt;＆lt; 32;

我收到警告“警告：左移计数＆gt; =类型的宽度”，即使sizeof（long）在所讨论的目标上为8。我通过这样做取消了警告：

长x =（y <＆lt; 16）＆lt;＆lt; 16;

这似乎有效。

在64位架构上没有警告。在32位架构上有。

GCC左移溢出

4 个答案: