为啥“-3 >> 1”不会产生与“-3 / 2”相同的结果？ [复制]

Posted 2023-02-16

【中文标题】为啥“-3 >> 1”不会产生与“-3 / 2”相同的结果？ [复制]

【英文标题】：Why "-3 >> 1" does not produce the same result as "-3 / 2"? [duplicate]为什么“-3 >> 1”不会产生与“-3 / 2”相同的结果？ [复制]

【发布时间】：2018-02-16 21:24:32

【问题描述】：

考虑以下 c++ 代码：

int main()

    int a = -3 >> 1;
    int b = -3 / 2;

    cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
    return 0;

执行时，此代码给出以下结果：

a = -2, b = -1

我有点困惑，因为我认为这两个操作在编译的 exe 中产生了相同的代码，即：

shr ax, 1

但似乎情况并非如此（我用 2 个不同的编译器进行了测试）。有人可以向我解释为什么这些操作不会产生相同的结果？

---- 编辑于 17.02.2018 ----

好吧，我知道这是一个新手问题，即使我不是真正的 C++ 初学者

事实上，当我对一个值应用右移（即 shr 或 >> 运算符）时，我完全理解二进制会发生什么。 这不是我的问题。

相反，我的问题是关于对值应用二进制移位或对值进行除法之间的区别。 我预计结果是一样的，因为直到现在我都假设编译器在编译期间用适当的 shr/shl 指令替换除以 2 或乘以 2，作为优化.假设两条指令生成的二进制文件应该相同，那么结果也应该相同。

但显然不是这样。出于这个原因，我很高兴知道编译器编译这两条指令（分析助记符并不是我的强项）的底层发生了什么，它们有什么区别，最后，这个应该让我理解为什么结果在数学方面有所不同。

作为一个具体案例，我在试图简化的图形应用程序的源代码中遇到了这个问题。为了便于人类阅读代码，我将一些代码如“(widthB -​​ widthA) >> 1”替换为“(widthB -​​ widthA) / 2”。但是这样做引入了一个错误：几个图形项目不再像预期的那样居中。从中我注意到，如果除法的值为负，则用除法替换移位会产生不同的结果，这就是上述问题的原因。

我希望这能解决问题。

【问题讨论】：

首先，打消你脑中C++是根据CPU操作定义的观念

我不清楚哪一部分让你感到困惑。你不明白为什么-3 >> 1 产生-2，或者为什么-3 / 2 产生-1？

关于您的编辑，我认为您错过了一个非常基本的方面：并不是它们产生不同的结果，因为它们的编译方式不同。那是倒退。它们的编译方式不同，因为它们应该产生不同的结果（部分是因为标准是这样说的，部分是因为它依赖于实现并且实现是这样说的）。 -3 >> 1 应该产生-2，-3 / 2 应该产生-1，如果它们应该产生不同的结果，显然需要不同的指令。

thx hvd，您的评论回答了我的问题。这正是我想知道的。

【参考方案1】：

二进制补码系统中的-3

11111111111111111111111111111101       :BIN

当右移时

11111111111111111111111111111110       :BIN

这意味着十进制的 -2。

但是，当您将两个数字相除时，例如 -3 / 2，答案是 -1.5，而将其转换为整数时，答案是 -1。

【讨论】：

补体系统怎么样？由于 C++ 两者都支持。为了完整起见。

@Eljay 不同 ~3 -> 11111111111111111111111111111100 和右移 1111111111111111111111111111110 -> ~1 不同 -3 和 ~3 -3 是补码 ~3 是补码

【参考方案2】：

这与内部表示有符号和无符号数字的方式有关，如果您试一下此代码，您会发现它的行为符合预期。

#include <iostream>

using namespace std;

    int main()
    
        unsigned int a = 3 >> 1;
        unsigned int b = 3 / 2;

        cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
        return 0;
    

我建议查找“双恭”

【讨论】：

C++ 不需要恭维。

@user4581301 但我不知道有任何现代平台不使用 2 的恭维。

@SergeyA 那只是因为 Jack Tripper 用他古怪的滑稽动作搞砸了 Three's Compliment。