Question

所以我在C语言中乱搞Bit-Twiddling，我遇到了一个有趣的输出：

int main()
{
    int a = 0x00FF00FF;
    int b = 0xFFFF0000;

    int res = (~b & a);

    printf("%.8X\n", (res << 8) | (b >> 24));
}

此声明的输出是：

FFFFFFFF

我预计输出为

0000FFFF

但为什么不呢？我在这里错过了一些比特移位的东西吗？

Answer 1

TLDR：你的整数b是负数，所以当你向右移动时，最高位（即1）的值保持不变。因此，当你将b向右移动24个位置时，你最终会得到0xFFFFFFFF。

更长的解释：

假设您的平台上的整数为32位或更长，并且有符号整数由2的补码表示，则分配给有符号整数变量的0xFFFF0000为负数。如果int超过32位，则0xFFFF0000将首先进行符号扩展，但仍为负数。

向右移动负数是标准所定义的实施（C99 / N1256，第6.5.7.5节）：

E1＆gt;的结果＆gt; E2是E1右移E2位位置。 [...]如果E1 有一个有符号的类型和一个负值，结果值是实施定义。

这意味着特定的编译器可以选择在特定情况下发生的情况，但应在编译器手册中注明效果是什么。

在许多处理器中往往有两组移位指令，即逻辑移位和算术移位。逻辑右移将移位，并用零填充暴露的位。算术右移（假设再次为2的补码）将使用最高有效位的相同位值填充暴露的位，以使其结果与使用移位除以2的结果一致。（例如，-4 ＆gt;＆gt; 1 == 0xFFFFFFFC＆gt;＆gt; 1 == 0xFFFFFFFE == -2。）

在您的情况下，似乎编译器实现者在应用于有符号整数时选择使用算术移位，因此将负值向右移动的结果仍为负值。在位模式方面0xFFFF0000＆gt;＆gt; 24给出0xFFFFFFFF。

除非你完全确定你在做什么，否则最好只对无符号类型执行按位运算，因为它们的内部表示可以安全地被视为一组位。您可能还希望确保在这种情况下使用的任何数值都是无符号的，方法是将无符号后缀附加到您的数字上。

Answer 2

右移负值（如b）可以用两种不同的方式定义：逻辑移位，用左边的零填充值（当产生正数时产生正数）移动非零量）和算术移位，它将值填充为1（总是产生负数）。 C中使用的定义是实现定义的，您的编译器显然使用算术移位，因此b >> 24为0xFFFFFFFF。

Answer 3

b＆gt;＆gt; 24给出0xFFFFFFFF 带负数的右键垫

List = (res << 8) | (b >> 24)
a        = 0x00FF00FF =  0000 0000 1111 1111 0000 0000 1111 1111
b        = 0xFFFF0000 =  1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000
~b       = 0x0000FFFF =  0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111
~b & a   = 0x000000FF =  0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111, = res
res << 8 = 0x0000FF00 =  0000 0000 0000 0000 1111 1111 0000 0000
 b >> 24 = 0xFFFFFFFF =  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
List     = 0xFFFFFFFF =  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

Answer 4

黄金法则：永远不要将带符号的运算符与有符号运算符混合。

将所有整数更改为无符号整数。正如预防措施一样，将所有文字也改为无符号。

#include <stdint.h>

uint32_t a = 0x00FF00FFu;
uint32_t b = 0xFFFF0000u;

uint32_t res = (~b & a);

Bit Twiddling - 对此程序的输出感到困惑

4 个答案: