C语言移位运算符精度问题

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C语言移位运算符精度问题

2024-07-05 00:16| 来源: 网络整理| 查看: 265

如果有写过单片机或者嵌入式系统的裸机驱动,很多编译器对于除(/)操作需要执行多个指令才能完成。于是为了节省指令,经常把除(/)的操作转换成向右移位来完成。但是,在运用移位运算符的过程中需要考虑到精度的问题,有可能在移位的过程中,损失掉了精度。

正是没注意到该问题的存在,导致了在一个项目中一个bug的产生。特此记录。

等价左右移位

大家都知道左移n位相当于乘以2的n次方,右移m位相当于除以2的m次方。

1、当左移n位之后再右移m位(n>m),我们可以等价为:直接左移(n-m)位

测试代码如下:

#include void main(void) { short a = 11; // 0000 0000 0000 1011 -> 11 short b = 2; // 0000 0000 0000 0010 -> 2 short c = 0, d = 0, e = 0, f = 0; // 先左移3位再右移1位 c = a1; // 0000 0000 0010 1100 -> 44 f = d>>1; // 0000 0000 0000 1000 -> 8 printf("shift left 3 then shift right 1\n"); printf("c = %d, d = %d\n", c, d); printf("e = %d, f = %d\n", e, f); printf("\n"); // 直接左移2位 e = a 2 f = d>>3; // 0000 0000 0000 0000 -> 0 printf("shift left 1 then shift right 3\n"); printf("c = %d, d = %d\n", c, d); printf("e = %d, f = %d\n", e, f); printf("\n"); // 直接右移2位 e = a>>2; // 0000 0000 0000 0010 -> 2 f = b>>2; // 0000 0000 0000 0000 -> 0 printf("shift right 2\n"); printf("e = %d, f = %d\n", e, f); printf("\n"); getchar(); }

运行结果如图:

左移1位后右移3位

运算结果等价于:a/4 = 2, b/4 = 0。

左右移位先后顺序

前面那些都是一些基础性的东西,大家都知道。只有这个最扯淡,稍微不注意有可能就产生了bug。 在我们的理解中,整数a左移n位再右移m位,在算式上是这么做的:a乘以2的n次方再除以2的m次方。数学老师教过我们,乘除同时存在是没有运算的先后顺序的。于是我们就想,上面的算式可以等价为a除以2的m次方再乘以2的n次方,也就是说等价于右移m位再左移n位。真的可以这样等价吗?我的回答是:

有时可以,有时不行。只有当整数a的右移m位没有损失掉1,那么就可以这么做。说得直白一点就是你如果想要右移m位,那么整数a在低位至少要有m个0

#include void main(void) { short a = 11; // 0000 0000 0000 1011 -> 11 short b = 2; // 0000 0000 0000 0010 -> 2 short c = 0, d = 0, e = 0, f = 0; // 先左移3位再右移1位 c = a1; // 0000 0000 0010 1100 -> 44 f = d>>1; // 0000 0000 0000 1000 -> 8 printf("shift left 3 then shift right 1\n"); printf("c = %d, d = %d\n", c, d); printf("e = %d, f = %d\n", e, f); printf("\n"); // 先右移1位再左移3位 c = a>>1; // 0000 0000 0000 0101 -> 5 // 注意,此处最低位被弄没了 d = b>>1; // 0000 0000 0000 0001 -> 1 e = c


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