位运算-指示有符号整数的符号

Question

为什么下面的C代码不能为负数返回-1，为0返回0，为正数返回1？

(((x >> 31) ^ -1) + 1) | (!x ^ 1);

具体地说，当我传入负数时，它返回1。似乎如果我有一个负数(即31位移位后最低有效位是1)，用-1 XORing它将得到-2 (即所有1和最低有效位位置的0)，加1将使其为-1。

Answer 1

根据C99标准，如果x为负，则x >> n的结果是由实现定义的。所以你有问题的原因取决于你的编译器和架构。

然而，最有可能的是，当你移位x时，它是符号扩展的，也就是说，最高位被重复以保持符号与操作数相同。这就是我的编译器所发生的事情。所以对于任何负数，x >> 31都是-1。另外，对于任何非零数，!x都是0(即false)。假设x是32位整数，这是适用的。如果您将x设为无符号整型，则它应该可以工作，但请考虑以下替代方案：

(x < 0) ? -1 : ((x > 0) ? 1 : 0)

我认为这不是那么神秘。

这是一个程序，您可以使用它来查看您的表达式正在做什么

#include <stdio.h>
#define EVALUATE(x)     printf("%s = %d\n", #x, x)
int main(int argc, char** argv)
{
    unsigned        int x = 51;

    EVALUATE(x >> 31);
    EVALUATE(((x >> 31) ^ -1));
    EVALUATE(((x >> 31) ^ -1) + 1);
    EVALUATE(!x);
    EVALUATE(!x ^ 1);
    EVALUATE((((x >> 31) ^ -1) + 1) | (!x ^ 1));
    return 0;
}

Answer 2

>>通常会对带符号的数据进行算术移位，所以((-1) >> 31) == (-1)，与您的假设相反。正如其他人指出的那样，该标准不能保证这一点，但在现代系统中很可能是这样的。在任何情况下，都要小心这种类型的位摆动。如果可移植性是一个问题，或者速度不是问题，那么您应该用不同的方式来完成它。有关一些想法，请参阅Is there a standard sign function (signum, sgn) in C/C++?。