Question

假设我有数字'numb'=1025 [00000000 00000000 00000100 00000001]：

在Little-Endian机器上：

00000001 00000100 00000000 00000000

在Big-Endian机器上：

00000000 00000000 00000100 00000001

现在，如果我在10位上应用左移（即：numb＆lt;＆lt; = 10），我应该：

[A]在Little-Endian机器上：

正如我在GDB中所注意到的，Little Endian通过3个步骤执行左移：[我已经显示'3'步骤以更好地理解处理]

对待不。在Big-Endian公约中：

00000000        00000000        00000100    00000001

应用左移：

00000000        00010000        00000100        00000000

再次在Little-Endian中表示结果：

00000000        00000100        00010000        00000000

[B]。在Big-Endian机器上：

00000000        00010000        00000100        00000000

我的问题是：

如果我直接在Little Endian上应用左移公约，应该给出：

numb：

00000001 00000100 00000000 00000000

numb << 10：

00010000 00000000 00000000 00000000

但实际上，它给出了：

00000000        00000100        00010000        00000000

为了达到第二个结果，我在上面展示了三个假设步骤。

请解释为什么以上两个结果不同：numb << 10的实际结果与预期结果不同。

Answer 1

Endianness是值存储在内存中的方式。当加载到处理器中时，无论字节顺序如何，位移指令都在处理器寄存器中的值上运行。因此，从内存加载到处理器相当于转换为大端，接下来是移位操作，然后将新值存储回内存，这是小端字节顺序再次生效的地方。

更新，感谢@jww：在PowerPC上，向量移位和旋转是字节序敏感的。您可以在向量寄存器中使用值will produce different results on little-endian and big-endian。

Answer 2

不，像C的任何其他部分一样，bitshift是根据值而不是表示来定义的。左移1是多重乘以2，右移是除法。（与使用按位运算时一样，请注意有符号性。对于无符号整数类型，一切都是最明确定义的。）

Answer 3

无论哪个移位指令移出，高阶位首先被认为是左移位。无论哪个移位指令首先移出低位，都被认为是右移位。从这个意义上说，>>和<<对unsigned数字的行为不会取决于字节顺序。

Answer 4

计算机不会像我们一样写下数字。价值只是转移。如果你坚持逐字节查看它（即使这不是计算机的工作方式），你可以说在小端机器上，第一个字节向左移，多余的位进入第二个字节，等等。

（顺便说一句，如果你把字节垂直而不是水平地写，那么little-endian更有意义，顶部有更高的地址。这通常是如何绘制存储器映射图。）

Answer 5

尽管接受的答案指出，记忆力是记忆力的一个概念。但是我不认为直接回答这个问题。

一些答案告诉我按位运算不依赖于字节序，处理器可以用任何其他方式表示字节。无论如何，这是在说抽象性。

但是，例如当我们在纸上进行按位计算时，是否无需首先说明字节序？大多数情况下，我们会隐式选择一个字节序。

例如，假设我们有一行这样的代码

0x1F & 0xEF

您将如何在纸上手工计算结果？

  MSB   0001 1111  LSB
        1110 1111
result: 0000 1111

因此，这里我们使用Big Endian格式进行计算。您还可以使用Little Endian计算并获得相同的结果。

顺便说一句，当我们用代码写数字时，我认为这就像是Big Endian格式。 123456或0x1F，最重要的数字从左开始。

同样，当我们在纸上写一个值的二进制格式后，我认为我们已经选择了Endianess，并且正在从内存中查看该值。

所以回到问题上，移位操作<<应该被认为是从LSB（最低有效字节）到MSB（最高有效字节）的转移。

然后以问题中的示例为例：

numb=1025

小尾数

LSB 00000001 00000100 00000000 00000000 MSB

因此<< 10将10bit从LSB转换为MSB。

Little Endian格式的比较和<< 10操作：

MSB                                        LSB
    00000000  00000000  00000100  00000001  numb(1025)
    00000000  00010000  00000100  00000000  << 10

LSB                                        MSB
    00000000  00000100  00010000  00000000 numb(1025) << 10, and put in a Little Endian Format

LSB                                        MSB
    00000001  00000100  00000000  00000000 numb(1205) in Little Endian format
    00000010  00001000  00000000  00000000 << 1 
    00000100  00010000  00000000  00000000 << 2 
    00001000  00100000  00000000  00000000 << 3 
    00010000  01000000  00000000  00000000 << 4
    00100000  10000000  00000000  00000000 << 5
    01000000  00000000  00000001  00000000 << 6
    10000000  00000000  00000010  00000000 << 7
    00000000  00000001  00000100  00000000 << 8
    00000000  00000010  00001000  00000000 << 9
    00000000  00000100  00010000  00000000 << 10 (check this final result!)

哇！如操作说明所述，我得到了预期的结果！

OP未能获得预期结果的问题是：

似乎他没有从LSB转到MSB。
当以Little Endian格式转换位时，您应该意识到（感谢上帝，我意识到了）：

LSB 10000000 00000000 MSB << 1是
LSB 00000000 00000001 MSB，不 LSB 01000000 00000000 MSB

由于每个8bits，我们实际上都是以MSB 00000000 LSB Big Endian格式编写的。

所以就像

LSB[ (MSB 10000000 LSB) (MSB 00000000 LSB) ]MSB

总结：

尽管据说按位运算已被抽象出来了……但是，当我们手动计算按位运算时，当我们在纸上写下二进制格式时，我们仍然需要知道我们正在使用什么字节序。另外，我们需要确保所有运算符都使用相同的字节序。
OP未能获得预期的结果是因为他犯了错。

位移是否取决于字节序？

5 个答案: