Почему в битовых сдвигах остаётся минус?

Question

[megorit]

Вот такой код:

int a=-7;
a<<=1;
a>>=1; 
printf("%d\n",a);

Двоичное представление -7 (если я правильно понял знак хранится в первом бите):
10000111

Если сделать сдвиг влево, то должно получится:
00001110

Затем сдвиг вправо:
00000111

Что в двоичном представлении равно 7. Но у меня как было -7, так и осталось.

Comments

[Дмитрий]

«если я правильно понял знак хранится в первом бите»
нумерация начинается с нуля и идёт справа налево.

Answer 1

[Alexander Movchan]

если я правильно понял знак хранится в первом бите

Неправильно, отрицательные числа представлены с помощью дополнительного кода.

P. S. Это не для того, чтоб расширить диапазон возможных значений.

Дополнительный код позволяет заменить операцию вычитания на операцию сложения и сделать операции сложения и вычитания одинаковыми для знаковых и беззнаковых чисел, чем упрощает архитектуру ЭВМ.

Comments

[megorit]

Спасибо, реально помогли.

Answer 2

[Толстый Лорри]

В интернете пишут, что сохранение знака при сдвиге влево зависит от компилятора.
источник:

В данном случае при первом сдвиге всё работает, как и задумано, потому что число без знака. Во втором случае компилятор VSE2013 оставляет знак.

При этом на MSDN пишут про VS2015 и C++:

Сдвиг влево является логическим сдвигом (биты, сдвигаемые с конца отбрасываются, включая бит знака)

Answer 3

[Mercury13]

1. Двоичное представление −7 будет немного другое: 256−7 = 249 = 1111.1001
2. В знаковом типе используется т.н. арифметический сдвиг вправо: на освободившееся место приходит не 0, а копия верхнего бита (простой и арифметический сдвиг влево идентичны). Возьми вместо −7 что-нибудь начинающееся на 10 в двоичной системе — например, 0x8000.FFFF — и объясни, что выходит.

Answer 4

[abcd0x00]

По стандарту C89 (и до C11), при сдвиге вправо знакового отрицательного числа результат зависит от реализации.

3.3.7 Bitwise shift operators

...

The result of E1 >> E2 is E1 right-shifted E2 bit positions. If E1
has an unsigned type or if E1 has a signed type and a nonnegative
value, the value of the result is the integral part of the quotient of
E1 divided by the quantity, 2 raised to the power E2 . If E1 has a
signed type and a negative value, the resulting value is
implementation-defined.

То есть отрицательные числа вообще нельзя свдигать вправо, так как результат непредсказуем.

Answer 5

[wrench10x12]

Двоичное представление -7 вообще-то 11111001 * **
*если не принимать во внимание экзотические архитектуры
**если полагать, что int, внезапно, стал однобайтовым

Comments

[megorit]

Я не знал, что отрицательные числа начинаются с 10000000, а не с 10000001. Теперь узнал. Не понимаю, зачем так придумали, это сильно усложняет арифметику по идее, и все ради того, чтобы сделать диапазон допустимых значений всего-то на единицу больше!
Я знаю, что int четырёхбайтовый, но добавлять 24 нуля не очень эстетично, представим, что это char.

[MiiNiPaa]

Егор Марчук: > это сильно усложняет арифметику по идее

Это её сильно упрощает. Можно складывать знаковые числа в тех же регистрах, используя те же инструкции, что и беззнаковые, с учётом переполнения: в 4битных числах: -5 + 7 = 1011 + 0111 = 1|0010 = 0010 = 2

Answer 6

[Василий]

существует 4 вида сдвигов, загляните в отладчик, и посмотрите что на самом деле запихал туда компилятор.

Comments

[jcmvbkbc]

3 вида: арифметический сдвиг вправо, логический сдвиг вправо и сдвиг влево.

[Василий]

jcmvbkbc: если считать как вы с учётом правых и левых тогда 6

[jcmvbkbc]

Василий: обыкновенных сдвигов, не циклических.