c - 向左旋转并向右旋转以使用 C 中的(带符号短)强制转换进行符号扩展

Question

之前，我有以下 C 代码，通过该代码，我打算在强制转换为变量“sample_unsigned”的“signed Short”之后对变量“sample”进行符号扩展。

unsigned short sample_unsigned;
signed short sample;

sample = ((signed short) sample_unsigned << 4) >> 4;

在二进制表示中，我希望“样本”的最高有效位重复 4 次。例如，如果:

sample_unsigned = 0x0800 (corresponding to "100000000000" in binary)

我理解“样本”的结果应该是:

sample = 0xF800 (corresponding to "1111100000000000" in binary)

但是，“sample”总是与“sample_unsigned”相同，我必须按如下方式拆分赋值语句，这有效。为什么会这样？

sample = ((signed short) sample_unsigned << 4);
sample >>= 4;

Answer 1

你的方法行不通。无法保证右移会保留该符号。即使如此，它也只适用于 16 位 int。对于 >=32 位 int ，您必须手动将符号复制到高位，否则它只会来回移动相同的数据。一般来说，有符号值的位移位至关重要 - 有关详细信息，请参阅[标准]( http://port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#6.5.7。某些星座会调用未定义的行为。最好避免它们并仅使用无符号整数。

但是，对于大多数平台，以下方法都有效。它不一定更慢(在 16 位 int 平台上，它可能更快):

uint16_t usample;
int16_t ssample;

ssample = (int16_t)usample;
if ( ssample & 0x800 )
    ssample |= ~0xFFF;

转换为int16_t是实现定义的；您的编译器应指定它是如何执行的。对于(几乎？)所有最近的实现，没有执行额外的操作。只需在生成的代码或编译器文档中进行验证即可。逻辑或依赖于使用 2 补码的 intX_t，这是由标准保证的 - 而不是标准类型。

在 32 位平台上，可能存在用于符号扩展的内在指令(例如 ARM Cortex-M3/4 SBFX)。或者编译器提供了一个内置函数。根据您的用例和速度要求，可能适合使用它们。

更新:

另一种方法是使用位域结构:

struct {
    int16_t val : 12;    // assuming 12 bit signed value like above
} extender;

extender.val = usample;
ssample = extender.val;

这可能会导致使用我上面建议的相同汇编器指令。