負數：如何將signed int中的符號位更改為0？

Question

我在想這個世界是有效的，但事實並非如此：

int a = -500;
a = a << 1;
a = (unsigned int)a >> 1;
//printf("%d",a) gives me "2147483148"

我的想法是左移會移除最左邊的符號位，所以右移它作為無符號整數將保證它是一個邏輯移位而不是算術。 為什么這不正確？

也：

int a = -500;
a = a << 1;
//printf("%d",a) gives me "-1000"

Answer 1

TL; DR：最簡單的方法是使用<stdlib.h>的abs函數。 答案的其余部分涉及在計算機上表示負數。

負整數（幾乎總是）以2的補碼形式表示 。 （見下面的注釋）

獲得數字否定的方法是：

1. 取整數的二進制表示（包括數據類型的前導零，除了將用作符號位的MSB）。
2. 取上述數字的1的補碼。
3. 在1的補碼中加1 。
4. 前綴符號位 。

以500為例，

1. 取二進制表示500 ： _000 0001 1111 0100 （ _是符號位的占位符）。
2. 取1的補碼/倒數： _111 1110 0000 1011
3. 在1的補碼中加1 ： _111 1110 0000 1011 + 1 = _111 1110 0000 1100 。 當您將符號位替換為零時，這與您獲得的2147483148相同。
4. 前綴0表示正數， 1表示負數： 1111 1110 0000 1100 。 （這與上面的2147483148不同。你得到上述值的原因是因為你獲得了MSB）。

反轉標志是一個類似的過程。 如果您使用16位或32位數字導致您看到的大值，那么您將得到領先的數字。 在每種情況下LSB應該相同。

注意：有些機器具有1的補碼表示，但它們是少數。 2的補碼通常是首選，因為0具有相同的表示，即-0和0在2的補碼表示法中表示為全零。

Answer 2

左移負整數調用未定義的行為，因此您不能這樣做。 你可以使用你的代碼，如果你做a = (unsigned int)a << 1; 。 你得到500 = 0xFFFFFE0C ，左移1 = 0xFFFFFC18 。

a = (unsigned int)a >> 1; 確實保證邏輯移位，所以你得到0x7FFFFE0C 。 這是小數2147483148。

但這是不必要的復雜。 更改符號位的最佳和最便攜的方法是a = -a 。 任何其他代碼或方法都值得懷疑。

但是如果你堅持做點蠢事，你也可以做點什么

(int32_t)a & ~(1u << 31)

這可以移植到32位系統，因為(int32_t)保證二進制補碼，但1u << 31假設32位int類型。

演示：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main (void)
{
  int a = -500;
  a = (unsigned int)a << 1;
  a = (unsigned int)a >> 1;
  printf("%.8X = %d\n", a, a);

  _Static_assert(sizeof(int)>=4, "Int must be at least 32 bits.");
  a = -500;
  a = (int32_t)a & ~(1u << 31);
  printf("%.8X = %d\n", a, a);

  return 0;
}

Answer 3

當您放入“另外”部分時，在第一次左移1位后，DOES按預期反映-1000。

問題在於你的轉換為unsigned int。 如上所述，負數表示為2的補碼，意味着符號由最左位（最高有效位）確定。 當轉換為unsigned int時，該值不再表示符號，但會增加int可以采用的最大值。

假設32位整數，MSB用於表示-2 ^ 31（= -2147483648），現在在無符號整數中表示正2147483648，增加2 * 2147483648 = 4294967296.將此值添加到原始值-1000並且您得到4294966296.右移將此除以2，然后到達2147483148。

希望這可能會有所幫助:( 使用C從二進制表示中打印一個int修改打印函數）

void int2bin(int a, char *buffer, int buf_size) {
    buffer += (buf_size - 1);

    for (int i = buf_size-1; i >= 0; i--) {
        *buffer-- = (a & 1) + '0';

        a >>= 1;
    }
}

int main() {
    int test = -500;
    int bufSize = sizeof(int)*8 + 1;
    char buf[bufSize];
    buf[bufSize-1] = '\0';
    int2bin(test, buf, bufSize-1);
    printf("%i (%u): %s\n", test, (unsigned int)test,  buf);
    //Prints:   -500 (4294966796): 11111111111111111111111000001100


    test = test << 1;
    int2bin(test, buf, bufSize-1);
        printf("%i (%u): %s\n", test, (unsigned int)test, buf);
    //Prints:   -1000 (4294966296): 11111111111111111111110000011000


    test = 500;
    int2bin(test, buf, bufSize-1);
    printf("%i (%u): %s\n", test, (unsigned int)test, buf);
    //Prints:   500 (500): 00000000000000000000000111110100


    return 0;
}