算術移位和邏輯移位實現分析

參考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_944790400101bsi8.html

        http://www.feiesoft.com/asm/05-2-05.html

unsigned int i = 8;
int main()
{
     i = i<<3;//輸出結果i = 64
}

請問：上面的變量i是采用邏輯移位還是算術移位呢？

邏輯移位，簡單理解就是物理上按位進行的左右移動，兩頭用0進行補充，不關心數值的符號問題。

算術移位，同樣也是物理上按位進行的左右移動，兩頭用0進行補充，但必須確保符號位不改變。

算術移位指令

算術移位指令有：算術左移SAL(ShiftAlgebraic Left)和算術右移SAR(ShiftAlgebraic Right)。它們的指令格式如下：SAL/SAR Reg/Mem, CL/Imm，受影響的標志位：CF、OF、PF、SF和ZF(AF無定義)。算術移位指令的功能描述如下：

（1）算術左移SAL把目的操作數的低位向高位移，空出的低位補0；

      

（2）算術右移SAR把目的操作數的高位向低位移，空出的高位用最高位(符號位)填補。

      

邏輯移位指令

此組指令有：邏輯左移SHL(ShiftLogical Left)和邏輯右移SHR(ShiftLogical Right)。它們的指令格式如下：SHL/SHR Reg/Mem, CL/Imm，受影響的標志位：CF、OF、PF、SF和ZF(AF無定義)。邏輯左移/右移指令只有它們的移位方向不同，移位后空出的位都補0。

（1）邏輯左移SHL 

（2）邏輯右移SHR 

但我們好奇的是“i<<3”和“i>>3”到底采用的是算術還是邏輯移位呢？其實單從C語言本身來看可能沒有太多突破，

因為C最終會被編譯器編譯成目標平台的匯編代碼，所以必須要結合編譯器和匯編程序來分析以上代碼。

在vc6.0中，按F9可以設置一個斷點，然后調試運行，點擊Disassembly

也可以，直接調試運行時，在斷點處右鍵，點擊Go to Disassembly，顯示匯編代碼。

即可顯示匯編代碼

以下幾種情況：

（1）當i是無符號整形時，向左移動3位，采用的是邏輯左移。

unsigned int i = 8; i = i<<3;//輸出結果i = 64

（2）當i是有符號整形時，向左移動3位，采用的也是是邏輯左移。

int i = 8;
i = i<<3;//輸出結果i = 64

結論：不管是否有無符號類型，也不管值的正負，均采用的是邏輯左移。

 （3）當i是無符號整形時，向右移動3位，采用的也是是邏輯右移。

unsigned int i = 8;
int main()
{
    i = i>>3;//輸出結果i = 1
}

（4）當i是有符號整形時，向右移動3位，采用的是算術右移。

int i = 8;
int main()
{
    i = i>>3;//輸出結果i = 1
    return 0;
}

（5）負數時，當把unsigned int i = -8時(在32位window系統下)，右移動三位：

（6）當int i=-8時，右移動三位，結果多少呢？結果是-1

結論：說明只要是有符號數，不管值是正還是負，右移時采用的都是算術右移。

疑問：按照移位補0的原則，為何左移都是邏輯移位呢？

答疑：先看看“－8”和“8”在計算機內存中的值分別是：

0xfffffff8

0x8

由於計算機均按補碼保存數值，所以不管符號正負，左移對於符號位並不產生影響，而右移則就不同了，無符號數怎么右移都不影響符號位，但是有符號數邏輯右移時高位補0將改變符號位，所以只能采用算術右移。

 

總結：只有有符號數右移才采用算術右移，否則其它情況都采用邏輯移位操作(邏輯左移或邏輯右移)。原來只要明白計算機是以補碼方式保存數值的，就一切都清楚了。