为什么带变量的左移与带常量的左移产生不同的结果？答案

【问题标题】：why does left shift with variables generate different result from that with constant?为什么带变量的左移与带常量的左移产生不同的结果？
【发布时间】：2013-05-13 05:44:46
【问题描述】：

编译下面的代码后，我得到了一个奇怪的结果，a =1 而 b =0。谁能解释一下幕后发生了什么？

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){

    int n=32; 
    int a=1<<n;  //turns out a=1
    int b=1<<32; //turns out b=0
    cout<<"a="<<a<<endl;
    cout<<"b="<<b<<endl;
}

【问题讨论】：

在开发代码时请始终启用并阅读警告。例如，Gcc 会告诉您“左移计数 >= 类型宽度”。使用 clang 的 -fsanitize=... 选项也是一个好主意。
你发布的代码明明是C++，但你也用C标记？这两种语言在这样的边界情况下往往会出现偏差，因此最好针对您真正感兴趣的语言提出问题。通常，对有符号类型进行移位操作并不是一个好主意。

标签： c++ bit-shift

【解决方案1】：

该标准没有定义，或者更确切地说，它将其定义为“未定义的行为”，即在左移超出整数类型大小的情况下会发生什么。 [这种未定义行为的原因是不同硬件的行为可能相同，也可能不同，例如向左移动 32 位]。

在第一种情况下[至少没有优化]，编译器生成指令来计算 1 << 32 - 在 x86 上变成 1 << (32 & 31) 与 1 << 0 相同 - 因此你得到 1。

在第二种情况下，编译器将自己计算值，这会变成溢出，并给出零。

很有可能（但不确定）如果您更改编译器选项以优化代码，则两种情况都为零。如果您要进行较小班次的循环，您将获得您想要的行为（尽管您可能会发现数字变为负数的“有趣”行为，因此最好对所有班次操作使用无符号，真的） .

【讨论】：

【解决方案2】：

因为您正在调用未定义的行为。移动比类型中存在的更多位未定义为具有任何特定行为。

见http://blog.llvm.org/2011/05/what-every-c-programmer-should-know.html?m=1

过大的移位量：将 uint32_t 移位 32 位或更多位是不明确的。我的猜测是，这是因为底层不同 CPU 上的移位操作对此做了不同的事情：对于例如，X86 将 32 位移位量截断为 5 位（因此移位 32 位与移位 0 位相同），但 PowerPC 会截断 32 位移位等于 6 位（因此位移 32 产生零）。由于这些硬件差异，行为完全未由 C 定义（因此在 PowerPC 上移动 32 位可能会格式化您的硬盘驱动器，不保证产生零）。的代价消除这种未定义的行为是编译器必须为变量移位发出一个额外的操作（如“和”），这会使它们在普通 CPU 上的成本增加一倍。

【讨论】：