C 无符号整型数组和位移位

Question

如果我有一个短无符号整数数组。

将 array[k+1] 左移 8 位，将 8 位放入 array[k+1] 的下半部分？

或者它们是否只是因为超出了为元素分配的空间而掉落？

Answer 1

他们下车了。您不能以这种方式影响其他位。尝试一下：

#include <stdio.h>

void print_a (short * a)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
        printf ("%d:%X\n", i, a[i]);
}

int main ()
{
    short a[3] = {1, -1, 3};
    print_a (a);
    a[1] <<= 8;
    print_a (a);
    return 0;
}

输出是

0:1
1:FFFFFFFF
2:3
0:1
1:FFFFFF00
2:3

Answer 2

它们完全放弃数据类型，而不保留到下一个数组元素。

如果您想要这种行为，您必须自己编写类似的代码（将整个数组左移四位）：

#include <stdio.h>
int main(void) {
    int i;
    unsigned short int a[4] = {0xdead,0x1234,0x5678,0xbeef};

    // Output "before" variables.

    for (i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(*a); i++)
        printf ("before %d: 0x%04x\n", i, a[i]);
    printf ("\n");

    // This left-shifts the array by left-shifting the current
    // element and bringing in the top bit of the next element.
    // It is in a loop for all but hte last element.
    // Then it just left-shifts the last element (no more data
    // to shift into that one).

    for (i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(*a)-1; i++)
        a[i] = (a[i] << 8) | (a[i+1] >> 8);
    a[i] = (a[i] << 8);

    // Print the "after" variables.

    for (i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(*a); i++)
        printf ("after  %d: 0x%04x\n", i, a[i]);

    return 0;
}

此输出：

before 0: 0xdead
before 1: 0x1234
before 2: 0x5678
before 3: 0xbeef

after  0: 0xad12
after  1: 0x3456
after  2: 0x78be
after  3: 0xef00

Answer 3

考虑这个问题的方法是，在 C（以及大多数编程语言）中， array[k] << 的实现是这样的： 8 涉及将 array[k] 加载到寄存器中，移位寄存器，然后将寄存器存储回 array[k]。因此 array[k+1] 将保持不变。

例如，foo.c：

unsigned short array[5];

void main() {
  array[3] <<= 8;
}

将生成以下指令：

movzwl  array+6(%rip), %eax
sall    $8, %eax
movw    %ax, array+6(%rip)

这会将 array[3] 加载到 %eax 中，对其进行修改，然后将其存储回来。

Answer 4

将无符号整型左移 8 位将用零填充低 8 位。前 8 位将被丢弃，无论它们是否在数组中。

顺便说一句，8 位是否是 unsigned int 的一半取决于您的系统，但在 32 位系统上，8 位通常是 unsigned int 的四分之一。

unsigned int x = 0x12345678;
// x is 0x12345678

x <<= 8;
// x is 0x34567800

Answer 5

请注意，int 数据类型的 C 定义未指定它包含多少位，并且与系统相关。 int 最初旨在成为处理器的“自然”字大小，但情况并非总是如此，您可能会发现 int 包含 16、32、64 甚至某些奇数（例如 24 位）。

唯一可以保证的是 unsigned int 可以保存 0 到 UINT_MAX 之间的所有值（包括 0 和 UINT_MAX），其中 UINT_MAX 必须至少为 65535 - 因此 int 类型必须包含至少 16 位才能保存所需的值范围。

因此，将整数数组移位 8 位将分别更改每个 int，但请注意，此移位不一定是“数组的一半”