为啥 /=2 与有符号整数的 >>=1 不同，并编译为不同的 asm？

Posted 2023-02-16

【中文标题】为啥 /=2 与有符号整数的 >>=1 不同，并编译为不同的 asm？

【英文标题】：Why is /=2 different from >>=1 for signed integers, and compiles to different asm?为什么 /=2 与有符号整数的 >>=1 不同，并编译为不同的 asm？

【发布时间】：2020-06-07 14:32:00

【问题描述】：

unsigned int a=200;
//mov   dword ptr [a],0C8h  
a >>= 1;
//mov   eax,dword ptr [a]  
//shr   eax,1  
//mov   dword ptr [a],eax  
a /= 2;
//mov   eax,dword ptr [a]  
//shr   eax,1  
//mov   dword ptr [a],eax  
int b = -200;
//mov   dword ptr [b],0FFFFFF38h  
b /= 2;
//mov   eax,dword ptr [b]  
//cdq  
//sub   eax,edx  
//sar   eax,1  
//mov   dword ptr [b],eax  
b >>= 1;
//mov   eax,dword ptr [b]  
//sar   eax,1  
//mov   dword ptr [b],eax 

im using msvc, // 是该 C 语句的程序集。

为什么 signed int /=2 与 >>=1 不同？ cdq 和 sub 在做什么？有必要吗？

【问题讨论】：

C 表示它们对负数的舍入方式不同（朝向 0 与朝向 -Inf）； asm 必须反映这一点。

因为-7 / 2 = -3 而>> 1 你会得到-4

大家，非常感谢。我明白他们为什么不同-。

算术右移与逻辑右移。一些 ISA 有一个真实或伪 ASR 指令来处理这个，有些没有，你必须合成它。

***.com/questions/7622/… 实现定义（我没有检查当前规范）关于 C 编译器是算术还是逻辑编译器，因此某些编译器和/或某些命令行选项上的相同代码可能会产生分而治之的结果相同。实现定义。

【参考方案1】：

将一个负整数除以 2 与将其右移 1 不同。 例如

-7 / 2 = -3

有班次：

11111001b >> 1 = 11111100b which is -4

因此编译器必须处理整数为负数的情况

cdq 和 sub 在做什么？有必要吗？

cdq 执行以下 EDX:EAX ← EAX 的符号扩展。

因此如果 EAX 中的值为负数，EDX 将得到 0xFFFFFFFF（即 -1），否则为 0（由于 EAX 的符号扩展）。

sub eax, edx ; will either result in 'eax - 0' (if EAX is positive) or
             ;                       'eax - (-1)' (if EAX is negative)

在上面的例子中，这会将 -7 标准化为-7 - (-1) = -6，然后是-6 >> 1 = -3。

【讨论】：

@sunkue，我为cdq添加了解释。

然后sub 表示example-7/2 to(-7-(-1))/2!。这很好玩。多谢。祝你有美好的一天！ :)

【参考方案2】：

算术右移实际上是除以 2，但四舍五入到最接近的较小整数。所以-7 >> 1 是-4

除以二的数学运算（根据 C 标准的要求）被舍入为最接近的绝对整数（即趋近零）。

代码正在编译为另一组指令：

        mov     edx, DWORD PTR x
        mov     eax, edx
        shr     eax, 31
        add     eax, edx
        sar     eax
        mov     DWORD PTR x, eax

https://godbolt.org/z/No6u6V

【讨论】：

奇数除以 2 正好是两个整数的一半。问题是它从两个等距的选择中选择了哪一个。 C99 要求它选择向 0 截断（与算术右移不同，这就像除以 2 并向 -Inf 舍入。）

@PeterCordes 这是我写的。现在我说得更清楚了

我不熟悉“最近的绝对整数”对零的含义。这是术语标准吗？谷歌搜索nearest absolute integer 并没有出现任何表明它意味着接近零的东西。所以是的，很好的编辑，它需要澄清。

请注意，“趋于零”是 C99 及更高版本的要求，并且 OP 具​​有不符合 C99 的“im using msvc”。对于 C89，/2 和 >>1 可能相同。