java - 右操作数为负时位移运算符的行为

Question

在 C 和 C++ 中，如果使用 >> 时右操作数为负数和 << (右移和左移运算符)，程序的行为未定义。 考虑以下程序:

#include <iostream>
int main()
{
    int s(9);
    std::cout<<(s<<-3);
}

g++ 给出以下警告:

[Warning] left shift count is negative [enabled by default]

MSVS 2010 给出以下警告:

warning c4293: '<<' : shift count negative or too big, undefined behavior

现在我很好奇 Java 和 C# 会发生什么？

我试过下面的程序

class left_shift_nagative
{
    public static void main(String args[])
    {
        int a=3;
        System.out.println(a<<-3);
        System.out.println(a>>-3);
    }
}

程序的结果:

1610612736
0

轮到 C#了:

namespace left_shift_nagative
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int s = 3;
            Console.WriteLine(s << -3);
            Console.WriteLine(s >> -3); 
        }
    }
}

输出:

1610612736
0

输出1610612736是怎么来的？这里发生了什么？ Java 语言规范 (JLS) 和 C# 语言规范或标准对此有何评论？在 Java 和 C# 中给出负移位计数时，<< 和 >> 运算符如何工作？使用右移时如何得到输出 0？我真的很困惑。

Answer 1

我将回答有关 Java 部分的问题(不能代表 C#，但它可能是相同的)。

移位运算符 >>和 <<在 JLS section 15.19 中定义.引用(强调我的):

If the promoted type of the left-hand operand is int, then only the five lowest-order bits of the right-hand operand are used as the shift distance. It is as if the right-hand operand were subjected to a bitwise logical AND operator & (§15.22.1) with the mask value 0x1f (0b11111). The shift distance actually used is therefore always in the range 0 to 31, inclusive.

因此，当您按 -3 移动时, 就好像你在移动 -3 & 0x1f , 即 29(仅使用右侧操作数的最低五位)。

• a << -3 的结果然后是2^29 * a ;对于 a = 3 , 这是 1610612736 .
• a >> -3 的结果然后是floor(a / 2^29) ;对于 a = 3 , 这是 0 .

请注意，当左操作数的提升类型为 long 时，而不是 int , 使用的掩码值为 0x3f (仅使用右侧操作数的最低六位)。