《C语言编程魔法书：基于C11标准》——2.8　移位操作

本节书摘来自华章计算机《C语言编程魔法书：基于C11标准》一书中的第2章，第2.8节,作者： 陈轶 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

2.8　移位操作

现代处理器的计算单元中一般都会包含移位器。移位器往往能执行算术左移（Arithmetic Shift Left）、算术右移（Arithmetic Shift Right）、逻辑左移（Logical Shift Left）、逻辑右移（Logical Shift Right）、循环右移（Rotational Shift Right）这些操作。
下面我们将分别介绍这些移位操作，这里需要提醒各位的是，移位操作一般总是对整数数据进行操作，并且移入移出的都是二进制比特。然而，不同的处理器架构对移位操作的实现可能会有一些不同。比如，如果对一个32位寄存器做移位操作，倘若指定要移动的比特数超过了31，那么在x86处理器中是将指定的比特移动位数做模32处理（也就是求除以32的余数，比如左移32位相当于左移0位、右移33位相当于右移1位）；而在ARM、AVR等处理器中，对一个32位的整数做左移和逻辑右移超出31位的结果都将是零。
2.8.1　算术左移与逻辑左移
由于算术左移与逻辑左移操作基本是相同的，仅仅对标志位的影响有些区别，所以合并在一起讲。左移的操作步骤十分简单，假设我们要左移N位，那么先将整数的每个比特向左移动N位，然后空出的低N位填零。图2-10展示了对一个8位整数分别做左移1位与左移2位的过程。

图2-10中间由小写字母a～h构成的方格图即表示一个8位二进制整数，每个小写字母表示一比特，并且字母a作为最高位比特，字母h作为最低位比特。左移1位后，原来的8位二进制数就变成了bcdefgh0；左移2位后，原来的8位二进制数就变成了cdefgh00。
2.8.2　逻辑右移
逻辑右移的操作步序是：先将整数的每一个比特向右移动N位，然后高N位用零来填补。图2-11展示了一个8位二进制整数分别逻辑右移1位和2位的过程。

图2-11中间由小写字母a～h构成的方格图即表示一个8位二进制整数，每个小写字母表示一位比特，并且字母a作为最高位比特，字母h作为最低位比特。将原始二进制8位数据逻辑右移1位后，二进制数据变为0abcdefg；逻辑右移2位后，二进制数据变为00abcdef。
2.8.3　算术右移
算术右移与逻辑右移类似，只不过移出N位之后，高N位不是用零来填充，而是根据原始整数的最高位，如果原始整数的最高位为1，那么移位后的高N位用1来填充；如果是0，则用0来填充。图2-12展示了一个8位二进制整数分别算术右移1位和2位的过程。

图2-13中间由小写字母a～h构成的方格图，即表示一个8位二进制整数，每个小写字母表示一位比特，并且字母a作为最高位比特，字母h作为最低位比特。将原始8位二进制整数循环右移1位之后，该二进制整数变为habcdefg；将它循环右移2位之后，该二进制整数变为ghabcdef。