使用C中的算术移位运算符执行逻辑移位

Question

现在我正在读《计算机系统：程序员视角》一书

书中有一个问题说，要对有符号整数执行逻辑右移，我不知道如何开始。

以下是本书中的实际问题：

填写以下C函数的代码。

• 函数srl使用算术右移（由值xsra给出）执行逻辑右移，然后执行不包括右移或除法的其他操作。

• 函数sra使用逻辑右移（由值xsrl给出）执行算术右移，然后执行不包括右移或除法的其他运算。

您可以使用计算8*sizeof(int)来确定w，即数据类型int中的位数。移位量CCD_ 8可以在从0到w − 1的范围内。

unsigned srl(unsigned x, int k) {
    /* Perform shift arithmetically */
    unsigned xsra = (int) x >> k;
    .
    .
    .
}
int sra(int x, int k) {
    /* Perform shift logically */
    int xsrl = (unsigned) x >> k; 
    .
    .
    .
}

我希望你现在能理解这个问题。

Answer 1

我不会给你一个完整的答案，因为这显然是家庭作业，但我会给你一些提示，帮助你自己解决：

• 对于N位的逻辑右移，您需要在算术移位后清除结果的前N位

• 您可以通过应用适当的掩码来清除值中的位，通常使用逐位AND或XOR

• 要清除一个值的前N位，您需要一个具有N 0和剩余位1 的掩码

• 您可以使用左移W - N位生成合适的掩码，其中W是一个字中的位数（可以计算为W = sizeof(int) * CHAR_BIT;）

例如，逻辑右移2

value              = 10001010
value >>= 2        = 11100010     // arithmetic right shift
mask               = 00111111     // mask has top 2 bits set to 0
value & mask       = 00100010     // apply mask to get logical right shift

最棘手的部分是生成掩码，但如果你考虑应用左移位以获得合适的值，然后可能再进行一次逐位操作，你很快就会看到一个相当简单的解决方案。

Answer 2

按照Paul的建议创建掩码花了我很少的时间。但我是这样创造的。

首先我左移1如下

1 << (sizeof(int)*8-k);

如果我认为k是10，INT大小是32，我会得到下面的掩码

   00000000010000000000000000000000 ( 1 at 23 rd position 32 - 10 = 22 )

然后将其与-1（0xffffffff）相加

   00000000010000000000000000000000
 + 11111111111111111111111111111111
 +++++++++++++++++++++++++++++++++++
   00000000001111111111111111111111 --> required mask with first 10 bits set to 

将算术移位的结果进行安定处理，得到逻辑移位的结果。

以下是C代码

unsigned srl(unsigned x, int k) {
/* Perform shift arithmetically */
        unsigned xsra = (int) x >> k;
    int mask = (1 << (sizeof(int)*8-k)) + -1;
    int result = xsra & mask;
}

它是有效的。