C语言中的移位操作

本文介绍了移位运算的基本概念,包括左移位与右移位的特点及应用。通过示例代码展示了如何进行移位操作,解释了移位不会改变原始变量值的原因,并强调了将移位结果赋值给其他变量的重要性。

关于移位运算:

1.移位运算的两个运算数必须是整形表达式,在运算数的两边完成整形提升,表达式整体的类型与提升后的左运算数相同;

2.左移位 exp1<<exp2的表达式使得exp1的位被按expr2指明的数目进行左移,并在低端移入0;

3.右移位运算符>>与左移位运算符是不对称的。对左操作数进行移位取决于左操作数的类型:

(1)如果左操作数是无符号(或带符号的非负数),则左边移入0;

(2)如果左操作数是带符号的负数,则实现者可以选择补0或者把左操作数最左边的位移入(常见的是填充符号位)

 

#include < stdio.h >

 

int main(int argc, char **argv)

{

unsigned char v1 = 3;

unsigned char v2 = 0x03;

unsigned char v3 = 0;

 

v3 = v1 << 2;

printf("First time,v1 = %d/n", v1);

printf("First time,v3 = %d/n", v3);

 

v3 = v2 << 2;

printf("Sec time, v2 = 0x%x/n", v2);

printf("Sec time, v3 = 0x%x/n", v3);

}

输出结果:

First time,v1 = 3

First time,v3 = 12

Sec time, v2 = 0x3

Sec time, v3 = 0xc

 

这个结果说明两个问题:

1.对 v1 移位,并不能对 v1 的产生改变;

2.若要使用移位后的数值,则必须要使位移成为右值,赋值给其他变量或本身。

### 3.1 移位操作与乘法操作的优先级 在C语言中,**乘法操作的优先级高于移位操作**。这意味着在没有括号明确指定运算顺序的情况下,乘法操作会优先于移位操作执行。 例如,考虑以下表达式: ```c int result = a << 2 * b; ``` 此表达式的实际执行顺序等价于: ```c int result = a << (2 * b); ``` 这是因为乘法运算符 `*` 的优先级高于移位运算符 `<<`,所以 `2 * b` 先被计算,然后 `a` 被移相应的位数。[^1] 如果希望先执行移位再执行乘法,则必须使用括号来明确运算顺序: ```c int result = (a << 2) * b; ``` ### 3.2 实际应用中的优化考量 在某些特定场景下,尤其是嵌入式系统或性能敏感的代码段中,开发者可能会用移位操作代替乘法或除法来提升性能。例如,将一个整数乘以 8 可以通过移三位实现(即 `x << 3`),这通常比执行实际的乘法操作更快。[^2] 但需要注意的是,这种优化通常适用于**2的幂次方**的情况。如果操作数不是2的幂,移位操作将无法直接替代乘法或除法。 此外,对于有符号整数移位操作,右移(`>>`)在不同平台上可能表现为**算术右移**(符号扩展)或**逻辑右移**(零扩展),这可能导致可移植性问题。因此,在使用移位代替乘除时,应特别注意操作数的类型和符号性。[^2] --- ### 3.3 示例代码 以下代码演示了移位和乘法操作的不同执行顺序及其结果: ```c #include <stdio.h> int main() { int a = 5; int b = 2; int result1 = a << 2 * b; // 等价于 a << (2 * b) = 5 << 4 = 80 int result2 = (a << 2) * b; // 等价于 (5 << 2) * 2 = 20 * 2 = 40 printf("result1 = %d\n", result1); printf("result2 = %d\n", result2); return 0; } ``` 输出结果为: ``` result1 = 80 result2 = 40 ``` --- ###
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