关于C移位操作

最新推荐文章于 2025-06-15 23:07:17 发布

lingedeng

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分类专栏： Linux 文章标签： linux C shifting

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在x86_64平台上，下面这段代码输出的结果是否相同？

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    uint32_t k1 = 57;
    const uint64_t one = 1;

    uint64_t r0 = one << k1;
    uint64_t r1 = 1 << k1;

    printf("r0 = %lu, r1 = %lu\n", r0, r1);

    return 0;
}

。。。。。。

输出结果：

r0 = 144115188075855872, r1 = 33554432

原因：

相关汇编代码

0000000000400530 <main>:
  400530:       55                      push   %rbp
  400531:       48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  400534:       48 83 ec 30             sub    $0x30,%rsp
  400538:       89 7d dc                mov    %edi,-0x24(%rbp)
  40053b:       48 89 75 d0             mov    %rsi,-0x30(%rbp)
  40053f:       c7 45 fc 39 00 00 00    movl   $0x39,-0x4(%rbp)
  400546:       48 c7 45 f0 01 00 00    movq   $0x1,-0x10(%rbp)
  40054d:       00 
  40054e:       8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
  400551:       48 8b 55 f0             mov    -0x10(%rbp),%rdx
  400555:       89 c1                   mov    %eax,%ecx
  400557:       48 d3 e2                shl    %cl,%rdx
  40055a:       48 89 d0                mov    %rdx,%rax
  40055d:       48 89 45 e8             mov    %rax,-0x18(%rbp)
  400561:       8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
  400564:       ba 01 00 00 00          mov    $0x1,%edx
  400569:       89 c1                   mov    %eax,%ecx
  40056b:       d3 e2                   shl    %cl,%edx
  40056d:       89 d0                   mov    %edx,%eax
  40056f:       48 98                   cltq
  400571:       48 89 45 e0             mov    %rax,-0x20(%rbp)
  400575:       48 8b 55 e0             mov    -0x20(%rbp),%rdx
  400579:       48 8b 45 e8             mov    -0x18(%rbp),%rax
  40057d:       48 89 c6                mov    %rax,%rsi
  400580:       bf 30 06 40 00          mov    $0x400630,%edi
  400585:       b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  40058a:       e8 81 fe ff ff          callq  400410 <printf@plt>

从汇编代码上可以看到，对于第一条位移语句，使用的是寄存器%rdx(64位)保存位移结果；而第二条位移语句，使用寄存器%edx(32位)保存位移结果，然后再通过cltq指令，将结果扩展到64位。

因为对于32位的数位移57位会发生溢出

实际%edx保存值为((uint64_t)1 << 57) % ((2^32)-1) = 144115188075855872 % 4294967295 = 33554432

cltq R[%rax ] <- SignExtend(R[%eax]) Convert %eax to quad word，将$eax转化为8字，即%rax。

cltq是有符号数的扩展，如果%eax的最高的32位为1的话，刚%eax的高32扩展后全为1；相反如果%eax的高位为0的话，则扩展出来后全为0。