为什么负数除二和右移一位的结果不一样?

本文探讨了负数在不同编译器下进行除法运算与位运算时产生的结果差异。通过分析汇编代码,揭示了这些差异背后的原理,并解释了为何这两种操作对于正数会产生相同的结果,而对于负数则不同。

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原文地址:http://blog.youkuaiyun.com/tinyjian/article/details/50429660


问题描述:

为什么负数除二和右移一位的结果不一样?

这是在VS2013,C#中

这是在CB中

也有一些编译器,结果是一样的,但是为什么结果会是这样呢?

究其原因,还得看看汇编代码,在VS2013中提供了反汇编指令,结果如下


可以看到。

第一句:F = X / 2

[plain]  view plain  copy
  1. 00DF39F7  mov         eax,dword ptr [ebp-58h]   ;将X的值移到寄存器eax  
  2. 00DF39FA  mov         ecx,2                     ;将值2移到ecx  
  3. 00DF39FF  cdq                                   ;将eax高位扩展到edx  
  4. 00DF3A00  idiv        eax,ecx                   ;做除法运算  
  5. 00DF3A02  mov         dword ptr [ebp-50h],eax   ;移动到内存  

(关于idiv指令详见二进制除法)

第二句:G = X >> 1

仅仅是做一个右移运算,所以如果最低位是1的话,就会被抹去。

总结:

除法运算,结果都向0取整;位运算结果向下取整

所以对于正数来说位运算和除法结果是一样的,因为正数的向下取整也就是向0取整;而对于负数来说,向下取整要比向0取整小1.


<think>好的,我现在需要回答用户关于Java中无符号右移右移的区别的问题。首先,我得回忆一下Java中的移位操作符。记得Java中有三种移位操作符:左移(<<)、带符号右移(>>)无符号右移(>>>)。 用户问的是无符号右移(>>>)右移(>>)的区别。我知道带符号右移在移位时会保留符号位,也就是负数的高位补1,正数补0。而无符号右移管符号位,总是补0。过具体怎么运作的,可能需要更详细的解释。 首先,Java中的整数是有符号的,使用补码表示。带符号右移对于负数来说,移位后高位补1,这样可以保持负数的符号。例如,-8的进制表示是11111111 11111111 11111111 11111000(假设是32位),右移两位的话,结果应该是-2,即进制11111111 11111111 11111111 11111110。而无符号右移的话,高位补0,所以结果会是一个正数。 但是,当操作数是正数时,两种右移结果一样的,因为符号位是0,带符号右移补0,无符号右移也补0。所以它们的区别主要体现在处理负数的时候。 过,这里有个问题:Java中的基本数据类型如int是32位,long是64位。所以移位操作针对这些类型会有同的位数。例如,int类型的右移操作会移动指定位数模32,而long是模64。但用户的问题可能更多关注符号位的处理,而是移位位数的问题。 另外,无符号右移在Java中仅对intlong类型有效,对于byte、short等类型,在移位前会先转换为int,这时候可能会有符号扩展的问题。例如,byte类型的负数右移,转换为int时符号位会被扩展,这时候再进行无符号右移可能会有同的结果。 可能需要举例说明。比如,负数-8用带符号右移一位得到的是-4,而无符号右移一位则会得到一个很大的正数,因为高位补0,导致符号位变为0,数值部分改变了。 但具体的例子需要仔细计算进制补码,才能准确说明两者的差异。例如,对于int类型的-8,进制是32位的,全1后面跟三个0的情况。带符号右移1位,高位补1,结果还是负数。而无符号右移1位,高位补0,结果变成正数,具体数值是(2^31 - 4)或者类似的大数。 过,用户可能更关心的是实际应用中的效果,比如当处理无符号数据时,例如从文件中读取的字节,可能需要用无符号右移来避免符号扩展的问题。例如,当处理颜色值或加密算法时,保持高位为0可能更重要。 总结来说,带符号右移保持符号位,适用于有符号数的算术移位;无符号右移忽略符号位,补0,适用于逻辑移位,处理无符号数的场景。Java中没有无符号整数类型,所以当需要处理无符号数据时,使用无符号右移可以避免符号扩展带来的问题。 需要确保回答准确,并且用例子来展示区别,这样用户更容易理解。可能还需要指出在移位超过位数时的行为,比如移动32位对于int类型来说实际上移动0位,但可能用户更关注的是符号位的处理。 最后,要避免错误,例如要混淆其他语言的移位操作符,确保例子中的进制补码计算正确,并且结果符合Java的实际运行结果。</think>在 Java 中,**右移(`>>`)** **无符号右移(`>>>`)** 都是对进制位进行操作的运算符,但它们在处理**符号位**时有本质区别。以下是两者的核心差异具体示例: --- ### 1. **符号位的处理方式** - **右移(`>>`)**(带符号右移): 移位时**保留符号位**(最高位)。 - 正数:高位补 `0`。 - 负数:高位补 `1`(保持符号变)。 - **无符号右移(`>>>`)**: 移位时**忽略符号位**,无论正负,高位一律补 `0`。 --- ### 2. **具体示例** #### 示例 1:正数右移(以 `8` 为例) ```java int a = 8; // 进制: 0000 1000 int b = a >> 1; // 右移1位 → 0000 0100 (十进制4) int c = a >>> 1; // 无符号右移1位 → 0000 0100 (十进制4) ``` **结果相同**,因为正数的符号位为 `0`,两种右移均补 `0`。 --- #### 示例 2负数右移(以 `-8` 为例) ```java int a = -8; // 进制(补码): 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 int b = a >> 1; // 带符号右移1位 → 高位补1 → 十进制-4 // 进制结果: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 int c = a >>> 1; // 无符号右移1位 → 高位补0 → 十进制2147483644 // 进制结果: 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 ``` **结果同**: - `>>` 保留符号,结果仍是负数。 - `>>>` 忽略符号,结果变为正数(高位补 `0`)。 --- ### 3. **核心区别总结** | **操作** | **符号位处理** | 适用场景 | |-------------------|----------------|-------------------------| | **右移 `>>`** | 保留符号位 | 算术运算(处理有符号数) | | **无符号右移 `>>>`** | 忽略符号位 | 逻辑运算(处理无符号数) | --- ### 4. **注意事项** - **移位位数限制**: 若移位位数超过数据类型的位数(如 `int` 为 32 位),实际移位数为 `移位位数 % 32`(`long` 类型为 `% 64`)。 ```java int a = -8; int b = a >> 33; // 等效于 a >> 1(33 % 32 = 1) ``` - **应用场景**: - `>>`:适用于需要保留符号的数学运算(如负数法)。 - `>>>`:适用于处理无符号数据(如解析网络协议、加密算法、图像处理等)。 --- ### 5. **验证代码** ```java public class ShiftDemo { public static void main(String[] args) { int a = -8; System.out.println("带符号右移(>>): " + (a >> 1)); // 输出 -4 System.out.println("无符号右移(>>>): " + (a >>> 1)); // 输出 2147483644 } } ``` --- 通过理解符号位的处理方式,你可以根据实际需求选择 `>>` 或 `>>>`,从而避免因符号扩展导致的逻辑错误。
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