Question

当我编写以下程序并使用GNU C ++编译器时，输出为1，我认为这是由编译器执行的旋转操作引起的。

#include <iostream>

int main()
{
    int a = 1;
    std::cout << (a << 32) << std::endl;

    return 0;
}

但从逻辑上讲，正如所说的那样，如果位溢出位宽就会丢失，输出应为0.发生了什么事？

代码位于ideone http://ideone.com/VPTwj。

Answer 1

在C ++中，如果将值移动的步长小于类型的大小，则只能很好地定义shift。如果int是32位，那么只有0到（包括）31步是明确定义的。

那么，为什么会这样？

如果你看看执行移位的底层硬件，如果它只需要查看一个值的低五位（在32位的情况下），它可以使用比它更少的逻辑门实现必须检查价值的每一点。

在评论中回答问题

C和C ++旨在在任何可用硬件上尽可能快地运行。今天，生成的代码只是一个“移位”指令，无论底层硬件如何处理指定范围之外的值。如果语言已经指定了移位应该如何表现，则生成的可能必须在执行移位之前检查移位计数是否在范围内。通常，这将产生三个指令（比较，分支，移位）。（无可否认，在这种情况下，由于移位计数已知，因此没有必要。）

Answer 2

这是由于C中未定义的行为和为IA-32处理器生成的代码在移位计数上应用了5位掩码这一事实引起的。这意味着在IA-32处理器上，移位计数的范围仅为 0-31 。 ¹

来自 C编程语言 ²

如果右操作数为负数，或者大于或等于左表达式类型中的位数，则结果未定义。

来自 IA-32英特尔架构软件开发人员手册 ³

8086不会掩盖班次计数。但是，所有其他IA-32处理器（从Intel 286处理器开始）确实将移位计数屏蔽为5位，最大计数为31.此屏蔽在所有操作模式（包括虚拟8086模式）下完成减少指令的最长执行时间。

¹ http://codeyarns.com/2004/12/20/c-shift-operator-mayhem/

² A7.8移位运算符，附录A.参考手册，C语言程序设计

³ SAL / SAR / SHL / SHR - Shift，第4章指令集参考，IA-32英特尔架构软件开发人员手册

Answer 3

根据C ++标准，它是未定义的行为：

E1的值<＆lt; E2是E1 左移E2位位置;腾空位是零填充的。如果E1有 unsigned type，结果的值是E1×2 ^ E2，减少模数比最大值可表示在结果类型中。否则，如果是E1 有一个签名类型和非负面值，E1×2 ^ E2可表示结果类型，那就是结果价值; 否则，行为未定义。

Answer 4

Lindydancer和6502的答案解释了为什么（在某些机器上）恰好是正在打印的1（尽管操作的行为未定义）。我正在添加细节，以防它们不明显。

我假设（像我一样）你在英特尔处理器上运行程序。 GCC为换档操作生成这些装配说明：

movl $32, %ecx
sall %cl, %eax

关于sall和其他班次操作的主题，Instruction Set Reference Manual中的第624页说：

8086不会掩盖班次计数。但是，所有其他英特尔架构处理器（从Intel 286处理器开始）将移位计数屏蔽为5位，从而产生a 最大计数为31.此屏蔽在所有操作模式下完成（包括virtual-8086 mode）减少指令的最大执行时间。

由于32的低5位为零，因此1 << 32相当于1 << 0，即1。

尝试使用更大的数字，我们会预测

cout << (a << 32) << " " << (a << 33) << " " << (a << 34) << "\n";

会打印1 2 4，这确实就是我机器上发生的事情。

Answer 5

它没有按预期工作，因为你期望太多。

对于x86，硬件不关心计数器大于寄存器大小的移位操作（例如，参见x86 reference documentation上的SHL指令说明）。

C ++标准不希望通过告诉在这些情况下要做什么来增加额外成本，因为生成的代码将被迫为每个参数转换添加额外的检查和逻辑。

通过这种自由，编译器的实现者只需生成一个汇编指令而无需任何测试或分支。

例如，更“有用”和“逻辑”的方法是(x << y)等效于(x >> -y)，并且处理具有逻辑和一致行为的高计数器。

然而，这需要更慢的位移处理，因此选择是做硬件所做的事情，让程序员需要为侧面情况编写自己的函数。

鉴于不同的硬件在这些情况下做了不同的事情，标准所说的基本上是“当你做奇怪的事情时发生什么，不要责怪C ++，这是你的错”，翻译成法律术语。

Answer 6

将32位变量移动32位或更多位是未定义的行为，可能会导致编译器使守护进程从你的鼻子中飞出。

严重的是，大多数情况下输出为0（如果int为32位或更少），因为你正在移动1直到它再次下降并且只剩下0。但编译器可能会对其进行优化以做任何他们喜欢的事情。

查看优秀的LLVM博客文章What Every C Programmer Should Know About Undefined Behavior，这是每个C开发人员必读的内容。

Answer 7

因为你将int移位32位;你会得到：warning C4293: '<<' : shift count negative or too big, undefined behavior在VS.这意味着你正在超越整数，答案可能是任何一个，因为它是未定义的行为。

Answer 8

您可以尝试以下方法。实际上，在0左移后，输出为32。

#include<iostream>
#include<cstdio>

using namespace std;

int main()
{
  int a = 1;
  a <<= 31;
  cout << (a <<= 1);
  return 0;
}

Answer 9

我遇到了同样的问题，这对我有用：

f =（（长）1 <＆lt;（i-1））;

其中我可以是任何大于32位的整数。 1必须是64位整数才能使转换工作。

当使用超过32次时，32位整数为什么不按预期工作，“＆lt;＆lt;”？

9 个答案: