正、负数移位运算

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今天又扫了一下盲区，值得注意的一点就是：

负数在右移时，左侧是补“1”的。


测试代码：

int test_12()
{
		printf("--------test_12--------\n");
    int i = 0, j = -1, k = 1;

    printf("(i) = 0x%0x, %d\n", (i),(i));
    printf("((i)>>8) = 0x%0x, %d\n", ((i)>>8),((i)>>8));
    printf("((i)>>8) = 0x%0x, %d\n", ((i)<<8),((i)<<8));
    
    printf("(j) = 0x%0x, %d\n", (j),(j));
    printf("((j)>>8) = 0x%0x, %d\n", ((j)>>8),((j)>>8));
    printf("((j)>>8) = 0x%0x, %d\n", ((j)<<8),((j)<<8)); 
    
    printf("(k) = 0x%0x, %d\n", (k),(k));
    printf("((k)>>8) = 0x%0x, %d\n", ((k)>>8),((k)>>8));
    printf("((k)>>8) = 0x%0x, %d\n", ((k)<<8),((k)<<8)); 
    
    printf("(~i) = 0x%0x, %d\n", (~i),(~i));
    printf("((~i)>>8) = 0x%0x, %d\n", ((~i)>>8),((~i)>>8));
    printf("((~i)>>8) = 0x%0x, %d\n", ((~i)<<8),((~i)<<8));
		return 0;
}


测试结果：



测试环境：

ubuntu@ide:~/ide$ g++ --version                                                                                                                                                                                                         
g++ (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.1) 4.8.4                                                                                                                                                                                               
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文中主要讲解了负数移位的实现过程。
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python负数右移运算怎么算_python 位操作符 左移和右移 运算
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C语言之负数的左移/右移运算
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在实际上的开发中，很少碰到针对负数的移位操作，基本上都是无符号整数即unsigned int类型。但有时候在笔试或者面试中，有可能会碰到此类情况，下面就简单讨论一下。（若有错误之处，劳请大家指出）
位运算详解之移位运算的神奇操作
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移位运算作为位运算的重要分支，从简单的数据缩放，到复杂的加密算法、硬件模拟，都展现出令人惊叹的神奇效果。本文我将深入介绍移位运算的原理、分类及各种神奇操作
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06-25
在探讨计算机组成原理中的移位运算教学内容时，我们首先需要理解移位运算是什么以及它在计算机系统中的重要性。移位运算，简而言之，是一种二进制数的位操作，它将数字的所有位向左或向右移动指定的位数。这种操作...
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位运算是指按照二进制进行的运算，在C语言中，提供了6种的位运算符，他们分别是按位与（&），按位或（|），按位异或（^），按位取反（～），左移（《）和右移（》）。这些运算符只能用整型操作数，也就是说只能用于带符号和不带符号的short，int，long，char类型。1：按位与（&）按位与是指讲两个操作数按照二进制位进行“与”运算。两个操作数相应的二进制位都为1，结果为1，反...
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1)负数的右移：负数右移的话，由于要保持它是负数，所以负数的二进制的右边补1。如果一直右移的话，最后就就变成0xFFFFFFFF 即-1 如： -4>>1 为-2 ；-4>>2为-1 2)负数的左移：跟正整数左移一样，右边补0，一直左移的话，最后就是0啦。-2
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dalaoblog 负数左移和无符号整数一样（会溢出.jpg\rm .jpg.jpg） 负数的右移会在最高位补111。 负数的二进制表示实际上是−1-1−1相当于非负数的000， −2-2−2相当于非负数的111（用Windows7\rm Windows7Windows7的calc\mathrm calccalc程序员模式找下规律就可以知道） −n-n−n相当于非负数的n−1n-1n−1。 所以负...
负数的左右位移运算和无符号位移,>>,>>>
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上一篇讲了关于电脑怎么进行加减运算,勾起了好奇心,又去看了一下二进制的位移运算.以前我一直以为位移运算就是乘以或除以2的次方的一种快速运算方式,今天一看还真不是那么回事. 首先如果是一个正数进行位移运算,因为正数的补数是它自己,所以符合我之前的理解,就是乘以或除以2的次方,而且因为多出的位数都是用0填充,所以>>和>>>运算出来的结果是一样的.但是负数进行运算就不一样...
C++中左移右移为负数的情况
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C语言中，移位操作是经常用到的 到时有个现象是i<<-1和i<<31的结果一样 1 “-1”表示成补码是1111 ….11 1111 ，31是 0000 …0001 1111,，他们的后五位是一样的。 Interger的移位运算只注意后5位 Note also that rotation by any multiple of 32 is a no-op, so all but the last five bits of the rotation distance can be ig
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Jia_Feng_的博客
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C/c++中移位与负数表达的一点研究
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最近在项目开发过程中，遇到一些移位问题和有符号无符号转换时的表达问题，造成了种种的困惑。所以，个人抽出一点时间与之做了个彻底的了断。废话少说。切入正题.     来看一下代码:      int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { char ch = 0x13; int value = ch << 8; value = ch << 16;
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负数的位移（右移）
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这里只是针对 右移。 （左移对负数，正数 的影响不大，都只需要右边补0即可。) 首先 我们看到的数，都是以二进制的形式在计算机下操作的。并且位运算符的操作对象是补码。 正数： 原码=反码=补码 负数： 原码 ----> 反码 （取反） ---->补码 （+1） 如整型 int a =10； 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 （这个是原码） 因为是正数，所以可以直接操作进行位移。 以负数进行演示： 计算结果： 1000 0000 000
systemverilog负数左移运算
最新发布
07-17
<think>首先，用户的问题是关于SystemVerilog中负数左移运算的行为和规则。我需要确保我的回答准确、清晰，并使用中文。 关键点： - 在SystemVerilog中，左移运算符是`<<`。 - 负数左移的行为：SystemVerilog使用二进制补码表示负数。左移操作会移动位，但符号位可能被改变。 - 规则：左移时，位向左移动，低位补零。对于负数，这可能会导致数值变化，甚至变成正数，因为符号位被移出。 详细行为： - 对于有符号整数（如`int`或`bit signed`），左移时，位被左移，右边补零。如果符号位被移出，数值可能改变符号。 - SystemVerilog标准（IEEE 1800）规定，左移运算符`<<`对于有符号和无符号类型的行为不同。 - 对于有符号类型，左移是逻辑左移，不保持符号。也就是说，它等同于无符号左移。 - 这可能导致负数左移后变成正数。 例如： - 假设一个4位有符号整数：`-1` 在二进制补码中是 `1111`。 - 左移1位：`1111 << 1` = `1110`，这是 `-2`（在4位中）。 - 左移2位：`1111 << 2` = `1100`，这是 `-4`。 - 但如果左移更多，比如在8位中：`-1` 是 `11111111`，左移1位：`11111110`，这是 `-2`；左移7位：`10000000`，这是 `-128`；左移8位：`00000000`，这是 `0`（因为高位被移出，低位补零）。 规则总结： - 左移运算符`<<`执行逻辑左移，无论操作数是否有符号。 - 对于有符号整数，左移可能导致溢出或改变符号。 - 在SystemVerilog中，移位运算符的行为取决于操作数的类型： - 如果操作数是无符号的（如`bit`或`logic`），左移是纯逻辑移位。 - 如果操作数是有符号的（如`int signed`），左移仍然是逻辑移位，不进行符号扩展。这意味着负数左移后可能不再是负数。 标准参考： - IEEE 1800 SystemVerilog标准定义了移位运算符。 - 左移`<<`总是填充零。 - 对于有符号类型，右移`>>`的行为取决于类型：如果是有符号的，它进行算术右移（填充符号位）；如果是无符号的，进行逻辑右移（填充零）。但左移总是逻辑左移。 现在，构建回答： - 结构清晰：先解释基本概念，然后行为，再规则，最后示例。 - 使用中文。 - 添加引用：由于这是基于标准，我可以添加引用到IEEE标准，但用户没有提供具体引用，所以我可以说“根据IEEE 1800标准”。 - 生成相关问题：在末尾添加相关问题。 回答大纲： 1. 介绍SystemVerilog中的左移运算符。 2. 解释负数在二进制补码中的表示。 3. 描述左移操作的行为：逻辑左移，低位补零。 4. 讨论负数左移的影响：可能改变符号或溢出。 5. 给出示例。 6. 总结规则。 7. 添加相关问题。 生成相关问题： - 基于主题，如： 1. SystemVerilog中右移运算符的行为？ 2. 如何处理移位中的溢出？ 3. 有符号和无符号移位的区别？ 4. 实际应用中的注意事项？ 确保LaTeX格式： - 行内数学表达式用`$...$`，例如位表示：$1101_2$。 - 独立公式用`$$...$$`，但可能不需要复杂公式，除非必要。 最终回答：</think>### SystemVerilog负数左移运算的行为和规则 在SystemVerilog中，负数左移运算的行为主要受二进制补码表示和移位运算符规则的影响。以下我将逐步解释核心概念、行为规则和实际示例，确保内容基于IEEE 1800标准[^1]。所有分析针对有符号整数类型（如 `int signed` 或 `bit signed`）。 #### 1. **核心概念** - **二进制补码表示**：SystemVerilog使用二进制补码存储负数。例如： - 一个8位有符号整数 $-1$ 表示为 $11111111_2$。 - 一个8位有符号整数 $-4$ 表示为 $11111100_2$。 - **左移运算符 (`<<`)**：执行逻辑左移操作，无论操作数是否有符号。规则是： - 位向左移动指定位数。 - 右侧空出的低位填充零（0）。 - 左侧溢出的高位直接丢弃。 - **关键影响**：对于负数，左移可能改变符号位（最高位），导致数值变为正数或溢出，因为填充零会覆盖原有符号位。 #### 2. **行为规则** 根据IEEE 1800标准[^1]，负数左移的规则可总结为： - **规则1：逻辑左移统一性** `<<` 运算符总是执行逻辑左移（低位补0），不区分有符号或无符号类型。这与右移运算符 (`>>`) 不同（右移对有符号类型进行算术移位）。 - **规则2：符号位不保留** 左移时，原符号位可能被移出或覆盖。如果左移后最高位为0，负数会变为正数；如果移位导致有效位丢失，则发生溢出。 - **规则3：结果类型依赖** 移位结果的数据类型继承自操作数。如果操作数是 `signed` 类型，结果仍为有符号整数，但值可能因移位而无效。 - **规则4：溢出风险** 左移 $n$ 位等价于乘以 $2^n$，但可能超出数据类型范围。例如，8位有符号整数范围是 $[-128, 127]$，左移可能导致上溢或下溢。 #### 3. **示例演示** 假设一个4位有符号整数（范围 $[-8, 7]$），分析负数左移的行为： - **初始值：** $-2$ 的二进制为 $1110_2$。 - 左移1位：$1110_2 << 1 = 1100_2$（右侧补0），结果为 $-4$。 - 左移2位：$1110_2 << 2 = 1000_2$（移出高位，低位补0），结果为 $-8$。 - 左移3位：$1110_2 << 3 = 0000_2$（符号位被移出），结果为 $0$（负数变为正数，且溢出）。 - **数学等价：** 左移 $n$ 位等价于 $x \times 2^n$，但需考虑溢出。例如： - $-2 << 1 = -4$（未溢出），因为 $-2 \times 2^1 = -4$。 - $-2 << 3 = 0$（溢出），因为 $-2 \times 2^3 = -16$，但4位最小值为 $-8$，结果被截断。 #### 4. **实际注意事项** - **仿真与综合一致性**：在硬件实现中，左移运算被映射为桶形移位器，行为与仿真一致[^1]。 - **避免错误**：建议使用显式类型转换和范围检查，例如： ```systemverilog int signed a = -4; int signed result = a << 2; // 结果为-16，但需确保未超出int范围 if (result < -2**(31-1) || result > 2**(31-1)-1) begin // 32位int检查 $display("Overflow detected"); end ``` - **与无符号移位的区别**：无符号类型（如 `bit`）左移行为相同，但无符号数无符号位变化问题。 #### 5. **总结规则** - 左移运算符 `<<` 总是逻辑左移（低位补0）。 - 负数左移可能改变符号或导致溢出，因为不保留符号位。 - 结果的有效性取决于数据类型范围和移位位数。 - 在涉及负数的代码中，应显式处理溢出风险[^1]。
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