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二进制负数的移位运算需要根据移位方向和数据类型(有符号或无符号)来处理,具体规则如下:
一、有符号数移位规则
- 正数:
右移时高位补0,运算规则与普通右移相同(相当于除以2的n次方)。
- 负数:右移时高位补1,运算结果需通过补码转换得到原码。例如:
- -4(补码为11111111 11111111 11111111 11111010)右移2位,先补1得到11111111 11111111 11111111 11111100,再取反加1得到11111111 11111111 11111111 11111011,即-1。
- 无论正负,左移时高位均补0。正数左移结果为正,负数左移结果可能为正或负,取决于移位后是否产生溢出。
二、无符号数移位规则
无符号数不保留符号位,移位时高位始终补0。因此:
右移:
正数右移相当于除以2的n次方,负数右移会向零方向取整(即向2^n方向舍入)。例如:
4(无符号)右移2位为1,-4(无符号)右移2位为0。
左移:正数左移相当于乘以2的n次方,负数左移会向负无穷方向取整(即符号位保持不变)。
三、特殊说明
移位位数:若移位位数超过数据位数(如32位或64位),实际移位位数取模数据位数。例如:
-126(64位系统)左移7位,实际左移7%64=7位。
溢出处理:左移时若最高位产生进位,则结果会溢出,产生未定义行为。
四、示例总结
| 操作类型 | 正数示例 | 负数示例 | 无符号数示例 |
|----------|----------|----------|--------------|
| 右移2位| 100 → 10 | 11111110 → 11111101 | 4 → 1, -4 → 0 |
| 左移2位| 100 → 10000 | 100 → 10000000 | 4 → 32, -4 → -128 |
通过以上规则,可以正确处理二进制负数的移位运算。