C中的位移位无符号长整型 [英] Bit-shifting unsigned longs in C

问题描述

我在我编写的一段代码中发现了一个错误，并已修复了它，但仍然无法解释发生了什么。归根结底是：

unsigned i = 1<<31;          // gives 21476483648 as expected
unsigned long l = 1<<31;     // gives 18446744071562067968 as not expected

我在这里注意到一个问题：Unsigned long and bit shifting其中完全相同的数字显示为意外的值，但在那里他使用的是有符号的字符，我相信这会导致符号扩展。我真的无论如何都不明白为什么我在这里得到了一个不正确的值。

我在Ubuntu 18.04上使用Clion，在我的系统上，aunsigned是32位，along是64位。

推荐答案

在此表达式中：

1<<31

值1具有类型int。假设int是32位宽，这意味着您要将一位移入符号位。这样做是undefined behavior。

C standard的6.5.7p4节记录了这一点：

e1；<；e2的结果是e1左移e2位位置；空出 位由零填充。如果e1具有无符号类型，则 结果的值是E1×2^E2，模1比 结果类型中可表示的最大值。如果e1具有 带符号类型和非负值，以及E1×2^E2可在 结果类型，则这是结果值；否则， 行为未定义。

但是，因为您使用的是使用GCC的Ubuntu，所以行为实际上是由实现定义的。gcc documentation说明：

按位运算符作用于值的表示形式，包括 符号位和值位，其中考虑符号位 紧接在最高值位的上方。签名>>作用于 带符号扩展的负数。

作为C语言的扩展，GCC没有使用给定的纬度 在C99和C11中，仅将签名的<<的某些方面视为 未定义。但是，-fsanitize=shift(和-fsanitize=undefined)将 诊断这类病例。他们也被诊断为常量 需要表达式。

所以在这种情况下，GCC直接致力于值的表示。这意味着1<<31具有类型int和表示0x80000000。此表示法的十进制表示值为‭-2147483648‬。

将此值分配给unsigned int时，将通过6.3.1.3p2：

一节中的规则进行转换

否则，如果新类型是无符号的，则值为 通过重复添加或减去 可以用新类型表示的最大值，直到 值在新类型的范围内。

由于32位unsigned int的"One More the Maximum Value"为‭42949672956，因此将int值-2147483648‬转换为unsigned int值‭42949672956-2147483648==2147483648‬。

将1<<31分配给64位的unsigned long int时，"比最大值多1"为18446744073709551616，因此转换结果为18446744073709551616-2147483648==18446744071562067968，这是您获得的值。

若要获取正确的值，请使用UL后缀将值unsigned long：

1UL<<31

这篇关于C中的位移位无符号长整型的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持IT屋！