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c++ - 小类型（char和short）的来回移位行为

问题描述

假设我想将变量的前i位设置c为零。一种方法是左移i位，然后右移相同的量。这是一个执行此操作的简单程序：

#include <iostream>

int main() {
    using type = unsigned int;
    type c, i;
    std::cin >> c >> i;
    c = (c << i) >> i;
    std::cout << c << "\n";
    return 0;
}

但是当类型是unsigned shortor时unsigned char，这不起作用，并且c保持不变。从一方面来看，这是完全可以预料的，因为我们知道寄存器至少有 32 位宽，并且来回移动一两个字节不会将最左边的位设置为零。但问题是：这样的行为如何符合标准和 operator<< 的定义？c = (c << i) >> i;从语言的角度来看，行为不一样的原因是什么c <<= i; c >>= i;？它甚至是定义的行为吗？如果是，是否有其他示例在语义等效的代码之间呈现不同的行为？（或者为什么这两行不等效？）
我还查看了生成的程序集，并且使用 -O2 它看起来更多或对于任何类型，都不像这样：

    sall    %cl, %esi
    shrl    %cl, %esi

但是如果我们让i保持不变，那么 g++ 用2^(n_bits - i) - 1屏蔽整数，但是从不费心为短裤和字符生成任何指令，并在从 cin 获取后立即打印它们。因此，它肯定知道它是如何工作的，因此即使我找不到任何东西，也应该在某处记录这种行为。

PS当然有更可靠的方法将所需的位设置为零，例如gcc在知道i时使用的方法，但这个问题更多的是关于行为规则而不是设置位域。

标签： c++g++

解决方案

这种行为如何符合标准和 operator<<? 的定义？

您观察到的行为符合标准。

它甚至是定义的行为吗

是的，它已定义（假设i不会太大而导致溢出；您将无法使用此方法将所有位设置为零）。

为什么这两行不等价？

因为没有比intC++ 低等级的整数类型的算术运算，并且所有较小类型的算术操作数都被隐式转换为有符号 int的。这种隐式转换称为提升。

有符号右移和无符号右移的行为是不同的。有符号右移扩展最左边的位以使符号保持不变，而无符号右移用零填充最左边的位。

第二个版本的行为不同，因为中间结果具有较小的无符号类型，而第一个版本中的中间结果是提升的有符号类型int（在short和char小于的系统上int）。

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