【深入理解计算机系统第3版】有符号数和无符号数转换以及移位运算练习题2.23

题目

考虑下面的C函数：

int fun1(unsigned word)
{
    return (int) ((word << 24) >> 24);
}
 
int fun2(unsigned word)
{
    return ((int) word << 24) >> 24;
}

假设一个采用补码运算的机器上以32位程序来执行这些函数。还假设有符号数值的右移是算术右移，而无符号数值的右移是逻辑右移。填写以下表格。

 代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
 
using namespace std;
 
 
int fun1(unsigned word)
{
    return (int) ((word << 24) >> 24);
}
 
int fun2(unsigned word)
{
    return ((int) word << 24) >> 24;
}
int main()
{
 
    unsigned int w = 0x00000076;
    cout << "w = 0x00000076, fun1(w) = " << hex << fun1(w) << ", fun2(w) = " << hex << fun2(w) << endl;
    w = 0x87654321;
    cout << "w = 0x87654321, fun1(w) = " << hex << fun1(w) << ", fun2w) = " << hex << fun2(w) << endl;
    w = 0x000000c9;
    cout << "w = 0x000000c9, fun1(w) = " << hex << fun1(w) << ", fun2(w) = " << hex << fun2(w) << endl;
    w = 0xedcba987;
    cout << "w = 0xedcba987, fun1(w) = " << hex << fun1(w) << ", fun2(w) = " << hex << fun2(w) << endl;
 
 
    return 0;  
}

结果 

分析

对于fun1函数来说，（int)((word << 24) >> 24)的执行顺序是

1. word << 24 word左移24位
2. (word << 24) >> 24 然后右移24位
3. （int)((word << 24) >> 24) 最后从无符号数转换成有符号数

对于fun2函数来说，((int) word << 24) >> 24的执行顺序是

1. (int) word  word 被转换成有符号数
2. (int) word << 24 然后左移24位
3. ((int) word << 24) >> 24 最后右移24位

相同位模式的有符号数和无符号数，由于编码定义的不同，表示的整数会有所不同。

fun1: 对于无符号数w来说，经过左移24位和右移24位后，所有的数值都会变成0x000000XX(XX=76,21,c9,87)。由于最左边16进制数为0，二进制表示为0000。这样的位模式表示为有符号数值为正，即和无符号数的位模式一样。

fun2: w转换为有符号数后左移操作和无符号数的左移操作是一样的，即都在位最右端填充24个0。

由于最左端的位产生了变换， 0xc9000000和0x87000000是负数，所以接下来的右移会是算术右移。而正数的右移依旧是逻辑右移。