为什么向上移位int会产生负数？

Question

我是位操作技巧的新手，我写了一个简单的代码，看看在单个数字上进行单位移位的输出。 2

#include <iostream>
int main(int argc, char *argv[])
{

  int num=2;

 do
   {
     std::cout<<num<<std::endl;
     num=num<<1;//Left shift by 1 bit.

   } while (num!=0);


  return 0;
}

此输出如下。

2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048
4096
8192
16384
32768
65536
131072
262144
524288
1048576
2097152
4194304
8388608
16777216
33554432
67108864
134217728
268435456
536870912
1073741824
-2147483648

显然，连续向左移位1位，将导致上述情况为零，但为什么计算机在终止循环之前在最后输出负数（因为num变为零）??

但是，当我将int num=2替换为unsigned int num=2时，我会得到相同的输出，除了 最后一个数字显示为正数，即2147483648而不是-2147483648

我在Ubuntu Linux上使用gcc编译器

Answer 1

那是因为int是有符号整数。在two's-complement representation中，整数的符号由最高位确定。

将1移入最高（符号）位后，它会翻转为负值。

当您使用unsigned时，没有符号位。

0x80000000 = -2147483648 for a signed 32-bit integer.
0x80000000 =  2147483648 for an unsigned 32-bit integer.

编辑：

请注意，严格来说，有符号整数溢出是C / C ++中未定义的行为。 GCC在这方面的行为并不完全一致：

• num = num << 1;或num <<= 1;通常表现如上所述。
• num += num;或num *= 2;实际上可能go into an infinite loop on GCC。

Answer 2

好问题！答案很简单。

最大整数值为2^31-1。 31（不是32）是有原因的 - 整数的最后一位用于确定它是正数还是负数。

如果你继续向左移动这个位，你最终会击中这个位并变为负值。

有关此内容的更多信息：http://en.wikipedia.org/wiki/Signed_number_representations

Answer 3

一旦该位到达有符号（最高位）的符号位，它就会变为负值。