在x86机器上移位超过32位的uint64_t整数未定义的行为？

Question

学习困难的方法，我试图在x86机器上留下很long long和uint64_t到超过32位的结果为0 。 我依稀记得在32位机器上移动操作符只能在前32位上操作，但不能重新收集源。 我想知道是否在x86机器上移动超过32位的uint64_t整数是未定义的行为？

Answer 1

标准说（n1570中为6.5.7）：

3对每个操作数执行整数提升。 结果的类型是提升的左操作数的类型。 如果右操作数的值为负或大于或等于提升的左操作数的宽度，则行为未定义。

4 E1 << E2的结果是E1左移E2位位置; 腾出的位用零填充。 如果E1具有无符号类型，则结果的值为E1×2 ^E2 ，比结果类型中可表示的最大值减少一个模数。 如果E1具有带符号类型和非负值，并且E1×2 ^E2可在结果类型中表示，那么这就是结果值; 否则，行为未定。

5 E1 >> E2的结果是E1右移E2位的位置。 如果E1具有无符号类型或者E1具有有符号类型和非负值，则结果的值是E1 / 2 ^E2的商的整数部分。 如果E1具有有符号类型和负值，则生成的值是实现定义的。

标准完全定义了将uint64_t移动小于64位的距离。

由于long long必须至少为64位，如果结果不溢出，则非负值的标准定义小于64位的long long值。

但请注意，如果您编写一个符合32位的文字，例如@drhirsch推测的uint64_t s = 1 << 32 ，则实际上不会移动64位值而是移位32位值。 这是未定义的行为。

最常见的结果是shift_distance % 32或0的移位，具体取决于硬件的作用（并假设编译器的编译时评估模拟硬件语义，而不是鼻子恶魔。）

使用1ULL < 63使移位操作数在移位前 unsigned long long 。

Answer 2

C标准要求转换正常工作。 特定的错误编译器可能有您描述的缺陷，但这是错误的行为。

这是一个测试程序：

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>

int main(void)
{
    uint64_t x = 1;
    for (int i = 0; i < 64; i++)
        printf("%2d: 0x%.16" PRIX64 "\n", i, (x << i));
    return 0;
}

这是运行RHEL 5和GCC 4.1.2的i686机器上的输出，也是x86 / 64机器（也运行RHEL 5和GCC 4.1.2）和x86 / 64 Mac（运行Mac OS X 10.7）的输出。 3与GCC 4.7.0）。 由于这是预期的结果，我得出结论，在32位机器上没有必要的问题，并且GCC至少没有表现出任何这样的错误，因为GCC 4.1.2（并且可能从未表现出这样的错误）。

 0: 0x0000000000000001
 1: 0x0000000000000002
 2: 0x0000000000000004
 3: 0x0000000000000008
 4: 0x0000000000000010
 5: 0x0000000000000020
 6: 0x0000000000000040
 7: 0x0000000000000080
 8: 0x0000000000000100
 9: 0x0000000000000200
10: 0x0000000000000400
11: 0x0000000000000800
12: 0x0000000000001000
13: 0x0000000000002000
14: 0x0000000000004000
15: 0x0000000000008000
16: 0x0000000000010000
17: 0x0000000000020000
18: 0x0000000000040000
19: 0x0000000000080000
20: 0x0000000000100000
21: 0x0000000000200000
22: 0x0000000000400000
23: 0x0000000000800000
24: 0x0000000001000000
25: 0x0000000002000000
26: 0x0000000004000000
27: 0x0000000008000000
28: 0x0000000010000000
29: 0x0000000020000000
30: 0x0000000040000000
31: 0x0000000080000000
32: 0x0000000100000000
33: 0x0000000200000000
34: 0x0000000400000000
35: 0x0000000800000000
36: 0x0000001000000000
37: 0x0000002000000000
38: 0x0000004000000000
39: 0x0000008000000000
40: 0x0000010000000000
41: 0x0000020000000000
42: 0x0000040000000000
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44: 0x0000100000000000
45: 0x0000200000000000
46: 0x0000400000000000
47: 0x0000800000000000
48: 0x0001000000000000
49: 0x0002000000000000
50: 0x0004000000000000
51: 0x0008000000000000
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54: 0x0040000000000000
55: 0x0080000000000000
56: 0x0100000000000000
57: 0x0200000000000000
58: 0x0400000000000000
59: 0x0800000000000000
60: 0x1000000000000000
61: 0x2000000000000000
62: 0x4000000000000000
63: 0x8000000000000000

Answer 3

Daniel Fischer的回答回答了有关C语言规范的问题。 至于在按可变数量发出班次时x86机器上实际发生的情况，请参阅英特尔软件开发人员手册第2B卷，p。 4-506：

计数被屏蔽为5位（如果在64位模式下使用REX.W则为6位）。 计数范围限制为0到31（如果使用64位模式和REX.W，则为63）。

因此，如果您尝试移动大于31或63的值（分别对于32位和64位值），硬件将仅使用移位量的底部5或6位。 所以这段代码：

uint32_t RightShift(uint32_t value, uint32_t count)
{
    return value >> count;
}

将导致在x86和x86-64上的RightShift(2, 33) == 1 。 根据C标准，它仍然是未定义的行为 ，但是在x86上，如果编译器将其编译为sar指令，它将在该体系结构上定义行为。 但是你仍然应该避免编写依赖于特定于体系结构的怪癖的这种代码。

Answer 4

通过包含在0和该类型宽度的前任之间的数字的移位不会导致未定义的行为，但是左移一个负数会起作用。 你会这样做吗？

另一方面，对负数进行右移是实现定义的，并且大多数编译器在右移有符号类型时传播符号位。

Answer 5

不行，没关系。

ISO 9899：2011 6.5.7按位移位算子

如果右操作数的值为负或大于或等于提升的左操作数的宽度，则行为未定义 。

情况并非如此，因此它很好并且定义明确。