左移位和右移位運算子：<< 和 >>

  • 發行項

位元移位運算子是右移位運算子 (>>)，會將整數或列舉型別運算式的位元向右移，另外還有左移位運算子 (<<)，會將位元向左移。 1

語法

shift-expression：
 additive-expression
 shift-expression << additive-expression
 shift-expression >> additive-expression

備註

重要

下列說明和範例適用於 x86 和 x64 結構的 Windows。 左移位和右移位運算子在適用於 ARM 裝置的 Windows 上實作非常不同。 如需詳細資訊，請參閱 Hello ARM 部落格文章中的＜移位運算子＞一節。

左移位

左移位運算子會使 shift-expression 中的位元向左移動 additive-expression 所指定的位置數目。 移位作業空出的位元位置以零填補。 左移是邏輯移位 (會捨棄移出結尾的位元，包括正負號位元)。 如需此類位元移位的詳細資訊，請參閱位元移位。

下列範例示範使用不帶正負號數字的左移位作業。 此範例以值代表 bitset 說明位元的行為。 如需詳細資訊，請參閱位元組類別。

#include <iostream>
#include <bitset>

using namespace std;

int main() {
    unsigned short short1 = 4;
    bitset<16> bitset1{short1};   // the bitset representation of 4
    cout << bitset1 << endl;  // 0b00000000'00000100

    unsigned short short2 = short1 << 1;     // 4 left-shifted by 1 = 8
    bitset<16> bitset2{short2};
    cout << bitset2 << endl;  // 0b00000000'00001000

    unsigned short short3 = short1 << 2;     // 4 left-shifted by 2 = 16
    bitset<16> bitset3{short3};
    cout << bitset3 << endl;  // 0b00000000'00010000
}

如果將帶正負號的數字左移，以影響正負號位元，結果會是未定義。 下列範例示範將一個 1 位元左移位到帶正負號位元位置時的情況。

#include <iostream>
#include <bitset>

using namespace std;

int main() {
    short short1 = 16384;
    bitset<16> bitset1(short1);
    cout << bitset1 << endl;  // 0b01000000'00000000

    short short3 = short1 << 1;
    bitset<16> bitset3(short3);  // 16384 left-shifted by 1 = -32768
    cout << bitset3 << endl;  // 0b10000000'00000000

    short short4 = short1 << 14;
    bitset<16> bitset4(short4);  // 4 left-shifted by 14 = 0
    cout << bitset4 << endl;  // 0b00000000'00000000
}

右移位

右移位運算子會使 shift-expression 中的位元模式向右移動 additive-expression 所指定的位置數目。 若是不帶正負號的數字，移位作業空出的位元位置以零填補。 若是帶正負號的數字，會使用正負號位元填補空出的位元位置。 換句話說，如果是正數就會使用 0，負數則使用 1。

重要

將帶正負號負數向右移的結果與實作相關。 雖然 Microsoft C++ 編譯器使用正負號位元填補空出來的位元位置，但不保證其他實作也會如此。

此範例示範使用不帶正負號數字的右移位作業：

#include <iostream>
#include <bitset>

using namespace std;

int main() {
    unsigned short short11 = 1024;
    bitset<16> bitset11{short11};
    cout << bitset11 << endl;     // 0b00000100'00000000

    unsigned short short12 = short11 >> 1;  // 512
    bitset<16> bitset12{short12};
    cout << bitset12 << endl;     // 0b00000010'00000000

    unsigned short short13 = short11 >> 10;  // 1
    bitset<16> bitset13{short13};
    cout << bitset13 << endl;     // 0b00000000'00000001

    unsigned short short14 = short11 >> 11;  // 0
    bitset<16> bitset14{short14};
    cout << bitset14 << endl;     // 0b00000000'00000000
}

下一個範例示範使用正號數字的右移位作業。

#include <iostream>
#include <bitset>

using namespace std;

int main() {
    short short1 = 1024;
    bitset<16> bitset1(short1);
    cout << bitset1 << endl;     // 0b00000100'00000000

    short short2 = short1 >> 1;  // 512
    bitset<16> bitset2(short2);
    cout << bitset2 << endl;     // 0b00000010'00000000

    short short3 = short1 >> 11;  // 0
    bitset<16> bitset3(short3);
    cout << bitset3 << endl;     // 0b00000000'00000000
}

下一個範例示範使用帶負號整數右移位作業。

#include <iostream>
#include <bitset>

using namespace std;

int main() {
    short neg1 = -16;
    bitset<16> bn1(neg1);
    cout << bn1 << endl;  // 0b11111111'11110000

    short neg2 = neg1 >> 1; // -8
    bitset<16> bn2(neg2);
    cout << bn2 << endl;  // 0b11111111'11111000

    short neg3 = neg1 >> 2; // -4
    bitset<16> bn3(neg3);
    cout << bn3 << endl;  // 0b11111111'11111100

    short neg4 = neg1 >> 4; // -1
    bitset<16> bn4(neg4);
    cout << bn4 << endl;  // 0b11111111'11111111

    short neg5 = neg1 >> 5; // -1
    bitset<16> bn5(neg5);
    cout << bn5 << endl;  // 0b11111111'11111111
}

移位和提升

移位運算子兩邊的運算式都必須是整數類型。 整數提升會根據標準轉換中描述的規則執行。 結果的類型與提升之 shift-expression 的類型相同。

下列範例會將屬於類型 char 的變數提升為 int。

#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;

int main() {
    char char1 = 'a';

    auto promoted1 = char1 << 1;   // 194
    cout << typeid(promoted1).name() << endl;  // int

    auto promoted2 = char1 << 10;  // 99328
    cout << typeid(promoted2).name() << endl;  // int
}

詳細資料

如果 additive-expression 是負數或 additive-expression 大於或等於 (已提升) shift-expression 中的位元數，則移位作業的結果會是未定義。 如果 additive-expression 為 0，則不會進行移位作業。

#include <iostream>
#include <bitset>

using namespace std;

int main() {
    unsigned int int1 = 4;
    bitset<32> b1{int1};
    cout << b1 << endl;    // 0b00000000'00000000'00000000'00000100

    unsigned int int2 = int1 << -3;  // C4293: '<<' : shift count negative or too big, undefined behavior
    unsigned int int3 = int1 >> -3;  // C4293: '>>' : shift count negative or too big, undefined behavior
    unsigned int int4 = int1 << 32;  // C4293: '<<' : shift count negative or too big, undefined behavior
    unsigned int int5 = int1 >> 32;  // C4293: '>>' : shift count negative or too big, undefined behavior
    unsigned int int6 = int1 << 0;
    bitset<32> b6{int6};
    cout << b6 << endl;    // 0b00000000'00000000'00000000'00000100 (no change)
}

註腳

1 以下說明 C++11 ISO 規格 (INCITS/ISO/IEC 14882-2011[2012]) 第 5.8.2 和 5.8.3 節的移位運算子。

E1 << E2 的值是向左移位 E1 的 E2 位元位置；空出的位元會以零填補。 如果 E1 具有不帶正負號的類型，結果的值會是 E1 × 2E2，比結果類型中可顯示的最大值少一個餘數。 否則，如果 E1 的類型帶正負號，且具有非負數值，且結果類型之對應不帶正負號類型可以顯示 E1 × 2E2，則轉換為結果類型的值即為結果值，否則該行為即為未定義。

E1 >> E2 的值是 E1 向右移位 E2 個位元位置。 如果 E1 的類型不帶正負號，或者 E1 的類型帶正負號且具有非負數值，則結果的值會是 E1/2E2 商數的整數部分。 如果 E1 的類型帶正負號，且具有負數值，結果產生的值由實作決定。

另請參閱

具有二元運算子的運算式
C++ 內建運算子、優先順序和順序關聯性