位运算：有符号整数右移和无符号整数右移的区别-白红宇

位运算：有符号整数右移和无符号整数右移的区别

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发布时间：2019-06-14

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如果我们定义一个有符号整数 int a = 0x80000000; 然后执行 a = a >> 1; 那么a将变为0xc0000000;

我们再定义一个无符号整数 unsigned int b = 0x80000000; 然后执行 b = b >> 1; 那么b则将变为0x40000000;

为什么有这样的差别呢？先写一小段代码，看看右移的演变过程：

1 #include 
     
       2  3 int 4 main(int argc, char *argv[]) 5 { 6              int a = 0x80000000; 7     unsigned int b = 0x80000000; 8  9     (void) printf("|%2s| %10s | %10s\n", "ID", "int", "unsigned int");10     (void) printf("|%2d| 0x%08x | 0x%08x\n", 0, a, b);11     for (unsigned int i = 1; i <= 32; i++) {12         a = a >> 1;13         b = b >> 1;14         (void) printf("|%2d| 0x%08x | 0x%08x\n", i, a, b);15     }16 17     return (b & a);18 }

编译和执行，

$ gcc -g -Wall -std=gnu99 -o foo foo.c$ ./foo|ID|        int | unsigned int| 0| 0x80000000 | 0x80000000| 1| 0xc0000000 | 0x40000000| 2| 0xe0000000 | 0x20000000| 3| 0xf0000000 | 0x10000000| 4| 0xf8000000 | 0x08000000| 5| 0xfc000000 | 0x04000000| 6| 0xfe000000 | 0x02000000| 7| 0xff000000 | 0x01000000| 8| 0xff800000 | 0x00800000| 9| 0xffc00000 | 0x00400000|10| 0xffe00000 | 0x00200000|11| 0xfff00000 | 0x00100000|12| 0xfff80000 | 0x00080000|13| 0xfffc0000 | 0x00040000|14| 0xfffe0000 | 0x00020000|15| 0xffff0000 | 0x00010000|16| 0xffff8000 | 0x00008000|17| 0xffffc000 | 0x00004000|18| 0xffffe000 | 0x00002000|19| 0xfffff000 | 0x00001000|20| 0xfffff800 | 0x00000800|21| 0xfffffc00 | 0x00000400|22| 0xfffffe00 | 0x00000200|23| 0xffffff00 | 0x00000100|24| 0xffffff80 | 0x00000080|25| 0xffffffc0 | 0x00000040|26| 0xffffffe0 | 0x00000020|27| 0xfffffff0 | 0x00000010|28| 0xfffffff8 | 0x00000008|29| 0xfffffffc | 0x00000004|30| 0xfffffffe | 0x00000002|31| 0xffffffff | 0x00000001|32| 0xffffffff | 0x00000000

从上面输出的结果中，我们不难看出：

对于有符号整数，每一次右移操作，高位补充的是1；

对于无符号整数，每一次右移操作，高位补充的则是0；

规律找到了，下面“透过现象看本质”，反汇编看看其根本原因：

1 (gdb) set disassembly-flavor intel 2 (gdb) disas /m main 3 Dump of assembler code for function main: 4 5    { 5    0x0804841d <+0>:    push   ebp 6    0x0804841e <+1>:    mov    ebp,esp 7    0x08048420 <+3>:    and    esp,0xfffffff0 8    0x08048423 <+6>:    sub    esp,0x20 9 10 6                 int a = 0x80000000;11    0x08048426 <+9>:    mov    DWORD PTR [esp+0x14],0x8000000012 13 7        unsigned int b = 0x80000000;14    0x0804842e <+17>:    mov    DWORD PTR [esp+0x18],0x8000000015 ...
     
      ...16 17 11        for (unsigned int i = 1; i <= 32; i++) {
    18    0x0804847e <+97>:    mov    DWORD PTR [esp+0x1c],0x119    0x08048486 <+105>:    jmp    0x80484b9 
      
       20    0x080484b4 <+151>:    add    DWORD PTR [esp+0x1c],0x121    0x080484b9 <+156>:    cmp    DWORD PTR [esp+0x1c],0x2022    0x080484be <+161>:    jbe    0x8048488 
       
        23 24 12            a = a >> 1;25    0x08048488 <+107>:    sar    DWORD PTR [esp+0x14],126 27 13            b = b >> 1;28    0x0804848c <+111>:    shr    DWORD PTR [esp+0x18],129 30 14            (void) printf("|%2d| 0x%08x | 0x%08x\n", i, a, b);31 ...
        
         ...32 18    }33    0x080484c8 <+171>:    leave  34    0x080484c9 <+172>:    ret    35 36 End of assembler dump.37 (gdb)

注意L24-L28,

24 12            a = a >> 1;25    0x08048488 <+107>:    sar    DWORD PTR [esp+0x14],126 27 13            b = b >> 1;28    0x0804848c <+111>:    shr    DWORD PTR [esp+0x18],1

原来如此，对于有符号整数，右移采用的是sar指令；而对于无符号整数，右移则采用的是shr指令。

sar : 算术右移 Arithmetic Right Shift | sal : 算术左移 arithmetic left shiftshr : 逻辑右移 logic Right SHift      | shl : 逻辑左移 logic left shift