Il giusto spostamento aritmetico dà risultati fasulli?

Question

Devo essere assolutamente pazzo qui, ma il gcc 4.7.3 sulla mia macchina sta dando il risultato più assurdo. Ecco il codice esatto che sto testando:

#include <iostream> 

using namespace std; 

int main(){ 
    unsigned int b = 100000; 
    cout << (b>>b) << endl; 
    b = b >> b; 
    cout << b << endl; 
    b >>= b; 
    cout << b << endl; 
    return 0; 
} 

Ora, qualsiasi numero che è di destra spostato da solo dovrebbe comportare (n/(2^n) == 0 con intero divario, n>1, e positiva/unsigned) , ma in qualche modo ecco la mia uscita:

100000 
100000 
100000 

Sono pazzo? Cosa potrebbe succedere?

Answer 1

In C++ come in C, i turni sono limitati alla dimensione (in bit) del valore spostato. Ad esempio, se unsigned int è a 32 bit, uno spostamento di oltre 31 non è definito.

In pratica, un risultato comune è che vengono utilizzati i 5 bit meno significativi della quantità di spostamento ei bit di ordine superiore vengono ignorati; questo è dovuto al fatto che il compilatore produce un'istruzione macchina che fa esattamente questo (ad es. SHR su x86).

In questo caso, il valore di spostamento è 100000 (decimale) che risulta essere 11000011010100000 in binario - i 5 bit inferiori sono zero. Quindi, stai effettivamente ottenendo un cambiamento di 0. Non dovresti comunque fare affidamento su questo; tecnicamente, quello che stai vedendo è comportamento non definito.

Riferimenti:

Per C, N1570 sezione 6.5.7:

Se il valore dell'operando destro è negativo o è maggiore o uguale alla larghezza dell'operando sinistro promosso, il comportamento è indefinito.

Per C++, N3690 sezione 5.8 "[expr.shift]":

Il comportamento è indefinito se l'operando destro è negativo, o maggiore o uguale alla lunghezza in bit della promosso operando a sinistra.

N1570 è un progetto, quasi identico allo standard ISO C11 rilasciato; questa clausola è stata pressoché la stessa dallo standard ANSI C del 1989.

N3690 è una bozza recente dello standard C++; Non sono sicuro che sia il migliore da usare, ma ancora una volta, questa clausola non è cambiata.

Answer 2

si invoca undefined behavior se si sposta maggiore della lunghezza in bit dell'operando di sinistra, la sezione draft C++ standard5.8operatori di spostamento paragrafo dice (sottolineatura mia):

Gli operandi devono essere di tipo di enumerazione integrale o senza ambito e vengono eseguite promozioni integrali.Il tipo del risultato è quello dell'operando sinistro promosso. Il comportamento non è definito se l'operando destro è negativo o maggiore o uguale alla lunghezza in bit dell'operando sinistro promosso.

interessante notare che sia gcc e clangpuò generare un avviso per questo codice, se la quantità di spostamento se un letterale:

cout << (b>> 100000) ; 

o se b è un const, l'avviso per gcc è il seguente:

warning: right shift count >= width of type [enabled by default] 

come sottolinea MSalters nei commenti alla domanda, potremmo non essere in grado di fare affidamento anche su questo avvertimento poiché questo è comportamento indefinito, che è coerente con gli standard nota sulla comportamento indefinito nei termini e Principali definizioni sezione che dice:

Nota: [...] comportamento indefinito ammissibile varia da ignorando la situazione completamente con risultati imprevedibili, a comportarsi durante la traduzione o l'esecuzione del programma in modo caratteristico documentato dell'ambiente (con o senza l'emissione di un messaggio diagnostico), per terminare una transla zione o esecuzione (con l'emissione di un messaggio diagnostico). [...]

piattaforma dettagli specifici

Una spiegazione potenziale per l'apparente mancanza di un cambiamento nel codice di esempio può essere perché su alcune piattaforme il valore di scorrimento sarà mascherato a 5 bits ad esempio su un x86 architettura possiamo vedere la sezione Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s ManualSAL/SAR/SHL/SHR-shift in IA-32 Architettura Compatibilità sezione dice:

0.123.

L'8086 non maschera il numero di turni. Tuttavia, tutti gli altri processori IA-32 (a partire dal processore Intel 286) mascherano il numero di shift a 5 bit, risultando in un conteggio massimo di 31. [...]