C：位運算之 左移運算（<<）和右移運算（>>）

在C中，位運算包含兩種移位運算：

左移運算：<<

右移運算：>>

左右位移運算，在數值為無符號和有符號情況下具有不同行為。

有符號左右位移運算

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

// signed int左移
void si_left_shift(signed int si, int n)
{
    printf("%08X << %d: %08X\n"
 
, si, 4, si << n);
}

// signed int右移
void si_right_shift(signed int si, int n)
{
    printf("%08X >> %d: %08X\n", si, 4, si >> n);
}

int main()
{
    // positive signed int
    signed int psi = 0x12345678;
    si_left_shift(psi, 4);
    si_right_shift(psi, 4);

    // negative signed int
    signed
 
 int nsi = 0xFEDCBA98;
    si_left_shift(nsi, 4);
    si_right_shift(nsi, 4);

    exit(0);
}

編譯 && 執行：

$ gcc -o shift shift.c 
$ ./shift 
12345678 << 4: 23456780
12345678 >> 4: 01234567
FEDCBA98 << 4: EDCBA980
FEDCBA98 >> 4: FFEDCBA9

對於有符號數：

如果數值非負，左移直接丟棄最高位，在低位補對應個數的0；
如果數值非負，右移直接丟棄最低位，在高位補對應個數的0；
如果數值為負，左移直接丟棄最高位，在低位補對應個數的0；
如果數值為負，右移直接丟棄最低位，在高位補對應個數的1

請特別注意，有符號數值右移，高位補的總是原來的符號位值。

（PS：這裡一次性移位4bit，僅為方便觀察結果輸出，若非4的倍數，還需進行計算，想想為什麼？）

無符號左右位移運算

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

// unsigned int左移
void ui_left_shift(unsigned int ui, int n)
{
    printf("%08X << %d: %08X\n", ui, 4, ui << n);
}

// unsigned int右移
void ui_right_shift(unsigned int ui, int n)
{
    printf("%08X >> %d: %08X\n", ui, 4, ui >> n);
}

int main()
{
    unsigned int ui1 = 0x12345678;
    ui_left_shift(ui1, 4);
    ui_right_shift(ui1, 4);

    unsigned int ui2 = 0xFEDCBA98;
    ui_left_shift(ui2, 4);
    ui_right_shift(ui2, 4);

    exit(0);
}

編譯 && 執行：

$ gcc -o shift shift.c 
$ ./shift 
12345678 << 4: 23456780
12345678 >> 4: 01234567
FEDCBA98 << 4: EDCBA980
FEDCBA98 >> 4: 0FEDCBA9

對於無符號數：

左移直接丟棄最高位，在低位補對應個數的0；
右移直接丟棄最低位，在高位補對應個數的0，即使最高位原來是1；

請特別注意，對於無符號數，不存在正負之分，只有最高位是否為1的區別。

通過對比無符號和有符號數的左右位移結果，我們可知：

1.對於無符號數，不論最高位是否為1，當右移時，高位總是補0；
2.對於有符號數，當右移時，高位總是按位移前最高位值補齊，即，真實的數值符號總是不變的；
3.左移時，不論是否有符號，都丟棄最高位，低位補對應個數的0；