当 b 大于 a 中的位数时右移(a >> b)的未定义行为？

Undefined behaviour of right shift (a >> b) when b is greater than the number of bits in a?

本文关键字：gt 未定义 右移 大于      更新时间：2023-10-16

显然，右移操作的行为：

a >> b

当b >= sizeof(a)*CHAR_BIT时，在C和C++中是未定义的（而在正常情况下，由于右移而从左边引入的"新位"等于零）。

为什么这种未定义的行为比b >= sizeof(a)*CHAR_BIT时将结果设置为零要好？

我们可以从"为什么语言设计者容忍未定义的行为"中了解到语言为什么选择未定义行为，它说：

这个答案来自C背后的两个通用设计原则：

  1. 该语言不应给实现带来不必要的开销
  2. 在各种各样的硬件上实现C应该尽可能容易

在这种特定的情况下，当我们使用大于位宽的移位计数时会发生什么将取决于体系结构，例如，正如我在这里的回答中所解释的：

在某些平台上，移位计数将被屏蔽为5 bits。例如，在x86体系结构上，我们可以在IA-32体系结构兼容性部分中的"英特尔®；64和IA-32体系结构软件开发人员手册"部分看到SAL/SAR/SHL/SHR--移位，内容是：

8086不屏蔽移位计数。但是，所有其他IA-32处理器（从英特尔286处理器开始）都会将移位计数屏蔽为5位，从而导致最大计数为31。[…]

因此，在某些平台上，为任意计数实现移位可能会带来负担，因此最好将其保留为未定义的行为。

为什么不指定行为

如果我们看一下国际标准——程序设计语言——C的基本原理，它说：

未指定的行为使实现者在翻译程序时有一定的自由度。这个纬度然而，并没有延伸到无法翻译程序的程度，因为所有可能的行为是"正确的"，因为它们不会在任何实现中导致未定义的行为。

因此，一定存在或仍然存在行为不正确的情况，并且会出现严重问题。

为什么这种未定义的行为比将结果设置为零更好的示例。

通常，一个CPU只有一条指令来执行移位。如果该指令需要与上限进行比较，则需要更多的电路并减缓移位。相反，许多CPU只是使用移位的最低有效位来确定要移位多少。

// Example - not specified behavior  (assume 32-bit int)
y = 1 << 34;
// same as 
y = 1 << 2;

第一批PC使用8/16位处理器，该处理器使用最少的8位来确定移位，因此一旦移位计数大于"int宽度"，但小于256，它确实会移位为零。这样做的问题是，每班需要1个时钟刻度。因此，在最坏的情况下，简单的移位命令可能需要255个时钟信号才能执行。当然，在16次滴答声之后，除了0之外什么都没有移动。此长最坏情况指令不可中断！因此，使该处理器的最坏情况中断延迟远比竞争对手差。英特尔没有再犯这个错误。

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