C 与 C++ 语言中对负数的左移与右移浅析

原 作者 杨鹏达 | 发表于 | 分类于 2021级

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C 与 C++ 语言中对负数的左移与右移浅析

Demo

  • 小组今年的面试题有一道题目专门考了 UB 行为，所以最近就对 UB 行为比较感兴趣，发现关于这方面确实是自己一直以来遗漏掉的一个地方。

  • 在另一道面试题中，考到了负数的位移位运算，关于负数的左移与右移到底属于什么行为引出了一些讨论。

  • 原题如下

int main(void)
{
    unsigned char a = 4 | 7;
    a <<= 3;
    unsigned char b = 5 & 7;
    b >>= 3;
    unsigned char c = 6 ^ 7;
    c = ~c;
    unsigned short d = (a ^ c) << 3;
    signed char e = -63;
    e <<= 2;

    printf("a:%d , b:%d , c:%d , d:%d\n", a, b, c, (char)d);
    printf("e:%#x\n", e);
}
  • 题目的题解在此就不展开了，这篇博客主要讨论一下负数的左移与右移

参阅标准

ISO/IEC 9899

根据此标准的 6.5.7 Bitwise shift operators 一节来看：

  • 对负数的左移属于 UB 行为。

  • 对负数的右移属于 implementation-defined 行为。

  • 关于 UB 与 implementation-defined 的区别,请参阅:

  • 但是此时有一个新的问题，如果只参阅 ISO 的标准去判断 UB 行为，那么 UB 行为就有些过于广泛了，所以还需要去参阅一下编译器的实现。

Microsoft C++ 语言参考

根据微软的 C++ 编译器实现，在 X86/X64 的架构下：

  • 对负数的左移，如果影响到符号位，则结果是不确定的，为 UB。
  • 对负数的右移，为 implementation-defined。Microsoft C++ 编译器使用符号位填充空出的位，但是无法保证其他实现也会这样执行。

参考