
【計】 arithmetic shift
arithmetic
【計】 arithmetic expression
【計】 shift; shifting
【醫】 aversion; displacement; gression; shift; transposition
算術移位是計算機系統中針對帶符號二進制數執行的一種位操作,其核心在于保持數值符號位(最高位)不變,同時對其他數值位進行位移。該操作主要用于實現數值的快速乘除運算或數據格式調整,常見于處理器指令集和數字電路設計領域。
根據移位方向,算術移位可分為兩類:
算術右移:符號位保持不變,右側移出的位被丢棄,左側空位以符號位填充。例如,二進制數11100100
(-28的補碼)右移1位後為11110010
(-14)。該操作等效于對原數進行除以$2^n$并向下取整,其中$n$為位移量,計算公式為:
$$
x_{text{右移後}} = leftlfloor frac{x}{2^n} rightrfloor
$$
算術左移:符號位參與移位,左側移出的位被丢棄,右側空位補零。例如,01100100
(+100)左移1位變為11001000
(-56),此時可能引發符號位溢出錯誤。左移等效于數值乘以$2^n$,但需确保結果不超出數據類型範圍,公式為:
$$
x_{text{左移後}} = x times 2^n quad (text{若未溢出})
$$
應用場景與注意事項(來源:IEEE 754标準、清華大學《計算機組成與設計》教材):
注:具體實現細節因處理器架構而異,ARM與x86體系的移位指令行為存在細微差異,開發時需參考對應平台的指令集手冊。
算術移位是計算機中對有符號二進制數進行移位操作的一種方式,主要用于保持數值的符號(正負)不變,同時實現乘以或除以2的幂次運算。以下是詳細解釋:
右移:
符號位(最高位)保持不變,右側移出的位被丢棄,左側空缺位用符號位填充。
示例:二進制補碼數 11100100
(十進制-28)右移1位 → 11110010
(十進制-14),相當于除以2并向下取整。
左移:
符號位可能被移出,左側移出的位丢棄,右側空缺位補0。
注意:若符號位被改變,可能導緻溢出(如正數變負數),結果錯誤。
示例:00001100
(十進制12)左移1位 → 00011000
(十進制24),相當于乘以2。
x << 3
等價于x * 8
),提升計算速度。01111111
左移1位變為負數)。算術移位是底層編程和硬件設計中的關鍵操作,需結合數值表示(如補碼)和溢出規則靈活使用。
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