符号扩展按位移位操作(Sign extension with bitwise shift opera

下面这个 Q＆A我想考试的答案，所以我写了：

#include <stdio.h>

int main ()
{

        int t;int i;
        for (i=120;i<140;i++){
                t = (i - 128) >> 31;
                printf ("t = %X , i-128 = %X ,  ~t & i = %X , ~t = %X \n", t, i-128 , (~t &i), ~t);
        }

        return 0;
}

且输出是：

t = FFFFFFFF , i-128 = FFFFFFF8 ,  ~t & i = 0 , ~t = 0 
t = FFFFFFFF , i-128 = FFFFFFF9 ,  ~t & i = 0 , ~t = 0 
t = FFFFFFFF , i-128 = FFFFFFFA ,  ~t & i = 0 , ~t = 0 
t = FFFFFFFF , i-128 = FFFFFFFB ,  ~t & i = 0 , ~t = 0 
t = FFFFFFFF , i-128 = FFFFFFFC ,  ~t & i = 0 , ~t = 0 
t = FFFFFFFF , i-128 = FFFFFFFD ,  ~t & i = 0 , ~t = 0 
t = FFFFFFFF , i-128 = FFFFFFFE ,  ~t & i = 0 , ~t = 0 
t = FFFFFFFF , i-128 = FFFFFFFF ,  ~t & i = 0 , ~t = 0 
t = 0 , i-128 = 0 ,  ~t & i = 80 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 1 ,  ~t & i = 81 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 2 ,  ~t & i = 82 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 3 ,  ~t & i = 83 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 4 ,  ~t & i = 84 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 5 ,  ~t & i = 85 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 6 ,  ~t & i = 86 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 7 ,  ~t & i = 87 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 8 ,  ~t & i = 88 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = 9 ,  ~t & i = 89 , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = A ,  ~t & i = 8A , ~t = FFFFFFFF 
t = 0 , i-128 = B ,  ~t & i = 8B , ~t = FFFFFFFF

为什么~t任何负数的是-1 == 0xFFFFFFFF如果t声明为整数？

Answer 1:

来自：用C右移负数

编辑：根据科最新的6.5.7 标准草案，对负数这种行为是依赖实现：

E1 >> E2的结果是E1右移E2位的位置。如果E1有一个无符号类型，或者E1有一个签名的类型和具有非负值，则结果的值是E1 / 2 ^E2的商的整数部分。如果E1有一个签名的类型和为负值，所得到的值是实现定义。

而且，你的实现是可能做有两个的补数的算术移位

操作>>作为签名右移或算术右移 ，转移所有位权的指定次数。重要的是>>罢了，最左边的符号位（最高有效位MSB）到最左边的位后移。这就是所谓的符号扩展 ，并用来保护当你转移他们的权利负数的符号 。

下面是我用一个例子图示来说明其工作原理（一个字节）：
例：

i = -5 >> 3;  shift bits right three time

五补的形式是1111 1011记忆表征：

 MSB
+----+----+----+---+---+---+---+---+
|  1 |  1 | 1  | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |   
+----+----+----+---+---+---+---+---+
   7    6   5    4   3   2   1   0  
  ^  This seventh, the left most bit is SIGN bit

并在下文中，如何>>工作的？当你-5 >> 3

                        this 3 bits are shifted 
                         out and loss
 MSB                   (___________)      
+----+----+----+---+---+---+---+---+
|  1 |  1 | 1  | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |   
+----+----+----+---+---+---+---+---+
  | \                 \  
  |  ------------|     ----------|
  |              |               |
  ▼              ▼               ▼
+----+----+----+---+---+---+---+---+
|  1 |  1 | 1  | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
+----+----+----+---+---+---+---+---+
(______________)
 The sign is        
 propagated

注意：最左边的三位是一个因为每个班次符号位是保留的，每个位是正确的了。我写的符号被传播 ，因为所有这三位是因为符号（而不是数据）。

[回答]
在你的输出

前八行

      ~t is 0
==>    t is FFFFFFFF 
==>    t is -1

（注：2的-1补是FFFFFFFF ，因为1 = 00000001 ，1的1的补体是FFFFFFFE ，和2的补码= 1的补+ 1是： FFFFFFFE + 00000001 = FFFFFFFF ）

所以t总是评价-1在第一循环八次。是的，如何？

在for循环

for (i=120;i<140;i++){
     t = (i - 128) >> 31;

的值i对于前八个时间为i = 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126 ,127的所有八个值是小于128。 这样返回的(i - 128) = -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1 。因此在第一八倍表达t = (i - 128) >> 31移权利负数。

t =   (i - 128)  >> 31
t =  -ve number  >> 31

因为在系统中int是4个字节= 32位中，所有最右边31位是移出和损耗，并且由于符号位的传播即1为负数的所有比特值变为1 。（如我如上图所示为一个字节）

因此，对于拳头八次：

    t =  -ve number  >> 31 ==  -1 
    t = -1
  and this gives 
    ~t = 0

拳头因此输出八次〜t为0。

对于剩下的最后几行

      ~t is FFFFFFFF
==>   ~t is -1   
==>    t is 0

对于剩下的最后几行，在for循环

for (i=120;i<140;i++){
     t = (i - 128) >> 31;

我的值是128, 129, 130, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 所有都大于或等于 128和符号位为0 。

所以（I - 128），用于其余的最后几行是>=0和对于所有这MSB符号位= 0 。而且因为你又向右移动31次的所有位节选，然后叹了口气特上移，并签署位0传播和填充所有位与0和幅度变为0 。

我认为这将是很好的，如果我写一个例子为正数了。因此，我们举一个例子5 >> 3五是一个字节是0000 0101

                        this 3 bits are shifted 
                         out and loss
 MSB                   (___________)      
+----+----+----+---+---+---+---+---+
|  0 |  0 | 0  | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |   
+----+----+----+---+---+---+---+---+
  | \                 \  
  |  ------------|     ----------|
  |              |               |
  ▼              ▼               ▼
+----+----+----+---+---+---+---+---+
|  0 |  0 | 0  | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
+----+----+----+---+---+---+---+---+
(______________)
 The sign is        
 propagated

见我又写符号传播 ，所以，最左边的三个零是由于签位。

因此，这是运营商>> 签名右移做，并保留左操作数的符号 。

Answer 2:

为什么T =（I - 128）>> 31给出零或-1每个号码？

当一个非负32位整数右移31位，所有非零位都移出，最显著位都用0填充，所以你最终0。

通常情况下，当负32位整数右移31位，最显著位没有得到填充0，而不是他们得到设置为数字的符号等标志传播到所有的位，以2的补码表示所有位设定为1倍的量为-1。最终的效果是，如果你反复除以2的数量，但有一点扭曲......结果是朝着负无穷大，而不是朝着0。例如四舍五入-2>>1==-1 ，但-3>>1==-2和-5>>1==-3 。这就是所谓的算术右移 。

当我说“一般”，我指的是事实，即C标准允许负值右移几个不同的行为。最重要的是，它允许符号整数非2的补码表示。通常情况下，然而，你有上面的2的补码表示和我已经表现出的行为/解释。

Answer 3:

Becaue t是0或-1，〜t是也总是-1或0。

这是由于第（实现定义）的行为或(i - 128) >> 31 ，其基本上副本（I-128）的顶部位[假定32位整数]。如果i是> 128，它会导致在顶部位零。如果i是小于128，结果是否定的，所以最高位被置位。

由于~t是“相对的所有位t ”，可以期待的是t总是为0xffffffff如果t为零。

Answer 4:

该>>操作，右移，在大多数编译器算术右移，这意味着除以2。

所以，如果，例如int i ==-4 （0xfffffffc），则i>>1 == -2 （0xfffffffe）。

话虽如此，我建议你检查你的代码的组装。
例如86有2个单独的指令- shr ＆ sar ，分别表示逻辑移位与算术移位。
一般情况下，编译器使用shr无符号变量和（逻辑移位） sar （算术移位）的符号变量。

下面是C语言代码与相应的组件，与所生成的gcc -S ：

AC：

int x=10;
unsigned int y=10;

int main(){
    unsigned int z=(x>>1)+(y>>1);
    return 0;
}

如：

    .file   "a.c"
.globl x
    .data
    .align 4
    .type   x, @object
    .size   x, 4
x:
    .long   10
.globl y
    .align 4
    .type   y, @object
    .size   y, 4
y:
    .long   10
    .text
.globl main
    .type   main, @function
main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $16, %esp
    movl    x, %eax
    sarl    %eax ; <~~~~~~~~~~~~~~~~ Arithmetic shift, for signed int
    movl    y, %edx
    shrl    %edx ; <~~~~~~~~~~~~~~~~ Logical shift, for unsigned int
    addl    %edx, %eax
    movl    %eax, -4(%ebp)
    movl    $0, %eax
    leave
    ret
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.5.2-8ubuntu4) 4.5.2"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits