
【计】 arithmetic shift
arithmetic
【计】 arithmetic expression
【计】 shift; shifting
【医】 aversion; displacement; gression; shift; transposition
算术移位是计算机系统中针对带符号二进制数执行的一种位操作,其核心在于保持数值符号位(最高位)不变,同时对其他数值位进行位移。该操作主要用于实现数值的快速乘除运算或数据格式调整,常见于处理器指令集和数字电路设计领域。
根据移位方向,算术移位可分为两类:
算术右移:符号位保持不变,右侧移出的位被丢弃,左侧空位以符号位填充。例如,二进制数11100100
(-28的补码)右移1位后为11110010
(-14)。该操作等效于对原数进行除以$2^n$并向下取整,其中$n$为位移量,计算公式为:
$$
x_{text{右移后}} = leftlfloor frac{x}{2^n} rightrfloor
$$
算术左移:符号位参与移位,左侧移出的位被丢弃,右侧空位补零。例如,01100100
(+100)左移1位变为11001000
(-56),此时可能引发符号位溢出错误。左移等效于数值乘以$2^n$,但需确保结果不超出数据类型范围,公式为:
$$
x_{text{左移后}} = x times 2^n quad (text{若未溢出})
$$
应用场景与注意事项(来源:IEEE 754标准、清华大学《计算机组成与设计》教材):
注:具体实现细节因处理器架构而异,ARM与x86体系的移位指令行为存在细微差异,开发时需参考对应平台的指令集手册。
算术移位是计算机中对有符号二进制数进行移位操作的一种方式,主要用于保持数值的符号(正负)不变,同时实现乘以或除以2的幂次运算。以下是详细解释:
右移:
符号位(最高位)保持不变,右侧移出的位被丢弃,左侧空缺位用符号位填充。
示例:二进制补码数 11100100
(十进制-28)右移1位 → 11110010
(十进制-14),相当于除以2并向下取整。
左移:
符号位可能被移出,左侧移出的位丢弃,右侧空缺位补0。
注意:若符号位被改变,可能导致溢出(如正数变负数),结果错误。
示例:00001100
(十进制12)左移1位 → 00011000
(十进制24),相当于乘以2。
x << 3
等价于x * 8
),提升计算速度。01111111
左移1位变为负数)。算术移位是底层编程和硬件设计中的关键操作,需结合数值表示(如补码)和溢出规则灵活使用。
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