C++移位与类型提升

一. C++中的移位运算

C++提供了>>和<<操作符，这是算术位移

先来复习一下算术位移和逻辑位移的区别

1.右移：

算术右移关心符号位，所以1000 0001右移变成1100 0000

逻辑右移不关心符号位，所以1000 0001右移变成0100 0000

2.左移

都不关心符号位，所以1000 0001左移都变成0000 0010

二. int(-1) >> 1

因为是算术右移，所以关心符号位，所以右移1位当然还是负数

首先数字在计算机里是用补码来保存的，所以-1的补码应该是1111 1111 1111 1111，然后往右移动一位，因为是算术右移，所以还是1111 1111 1111 1111，因此还是-1

三. char类型

char类型一般是有符号的，所以会有unsigned char的类型，但是一般不会用，不过在某些特定情况下，可以当成byte来用，因为C++本身是没有byte这种类型的，不过用char类型存储东西的时候不要想当然char是无符号的，否则移位的时候会出一些问题，不过char默认情况下也不一定是有符号的，这要看编译器的情况

测试1：

char x = -1;
unsigned char y = -1;
printf_s("%08x %08x\n",x>>1,y>>1); //ffffffff 0000007f

x表示打印无符号整数的16进制编码

测试2：

char x = 0x80;
unsigned char y = 0x80;
printf_s("%d %d\n",x,y); //-128 128

可见，结果差距还是挺大的，所以使用的时候要注意

四. 类型提升



对于上面的结果，我们或许会有点疑问，比如测试1，貌似x>>1的位数从1byte变成4byte了，而且，测试2貌似也有点问题，为什么打印结果会不一样呢

其实，测试的x和y在移位的时候都经历了类型提升，比如测试1，我们再测试一下：

类型提升测试：

char x = -1;
unsigned char y = -1;
printf_s("%d %d\n",sizeof(x),sizeof(y)); //1 1
printf_s("%d %d",sizeof(x>>1),sizeof(y>>1)); //4 4

发现移位后返回的竟然是一个int类型也就是4bytes的数据（其实不移位也是4bytes的数据）

printf_s("%d\n",sizeof(1111111111111111111)); //8
printf_s("%d\n",sizeof(1)); //4

我们再看下之前测试1的结果，发现类型提升后前面补的位不一样，对于有符号类型，如果是负数，前面全部补的是1，否则补0，而对于无符号类型，前面全部补的全是0

这样就能理解测试1的情况了，一开始x和y的二进制编码都是1111 1111，然后右移1位，由于要先进行类型提升，所以x变成1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，而y变成0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111，由于是算术右移，所以关心符号位，而第一位x是1，所以是负数，右移不变，所以是ffffffff，而第一位y是0，所以是正数，右移1位变成0000
0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111，因此是0000007f

其实上面的说法并不是很准确，printf("%x",a)或者printf("%u",b)打印的都是无符号的整数，而且是以32位为准，所以，不管什么东西，在printf打印的时候都会进行类型提升，而且就如之前所说，负数类型提升前面全部补1（只是猜测）

看一个例子：

char x = -1;
unsigned char y = -1;
printf_s("%x %x\n",x,y); //ffffffff ff

这里看到，就是没有强制打印8个16进制字符，但是x还是ffffffff共8位，所以打印的时候也进行了一次类型提升，但由于会忽视掉0，所以y只打印了ff两个字符

因此就能理解测试二的情况，为什么x是正数而y是负数，因为就算没有移位，在打印之前他们也进行了类型提升

再看一个例子：

char x = -1;
unsigned char y = -1;
printf_s("%x %x\n",x,y); //ffffffff ff
printf_s("%u %u\n",x,y); //4294967295 255
printf_s("%d %d\n",x,y); //-1 255
printf_s("%lld %lld\n",x,y);//1099511627775 0

u表示把数字当成无符号整数来打印

其中4294967295 = 2的32次方-1，109951162775 = 2的40次方-1

前三个都能理解，但第四个的打印结果的确让人很诧异

为什么第二个会是0呢？

如果这样理解，可能会好一些，print函数把x，y提升到32位，不过lld是打印64位有符号整数，这时候就开始借位，本来打印x，y，现在把y和x连接成一个64位整数再打印（也就是0000 00ff ffffffff，这里x和y顺序反转可能是是小端存储的原因吧）

int x = 0x12345678;
int y = 0x87654321;
int a = 0x00000001;
int b = 0x10000000;
printf_s("%llx %llx %llx %llx",x,y,a,b);//8765432112345678 1000000000000001 0 cccccccc7efde000

前面两个结果和估计的一样，后面的两个结果由于超出了范围所以打印出了奇怪的东西