シフト演算（論理シフトと算術シフト）

先週の説明の続きです。とりあえず、先週の例をもう一度書きます。

シフト演算を使うときに注意する事があります。それは、シフトする変数が signed か unsigned かで右シフトの結果が変わる場合があるということです。これは、 signed の変数をシフトするときは算術シフトが、unsigned の変数をシフトするときは論理シフトが用いられる為起こります。
int main(int argc, char* argv[])
{
    unsigned int a = 0xf0ffffff; /* 処理系によって桁が異なる。 sizeof(int)=2byteの時は 0xf0ff で行う*/
    int b = (int)(b);
    printf("a = %08x , b = %08x\n",a,b);
    a >>= 4;
    b >>= 4;
    printf("a = %08x , b = %08x\n",a,b);
    return 0;
}

論理シフトはかなり直感的でわかりやすいものになります。次に論理シフトを行う前と行った後の、メモリの中に保存されているデータのビットイメージを書きます。

論理シフト　0x78 << 1
シフト前（１６進：０ｘ７８　１０進：１２０）
　　０１１１１０００
　
シフト後（１６進：０ｘＦ０　１０進：２４０）
　　１１１１００００
論理シフト　0xF0 >> 1
シフト前（１６進：０ｘＦ０　１０進：２４０)
　　１１１１００００
　
シフト後（１６進：０ｘ７８　１０進：１２０)
　　０１１１１０００

ビット列が右に１移動したのがわかりますね。全体を右にシフトし、空いた左に０を無条件で挿入するのが論理シフトです。
　
次に算術シフトを見てみましょう。

算術シフト　0x78 << 1
シフト前（１６進：０ｘ０Ｆ　１０進：１２０）
　　０１１１１０００
　
シフト後（１６進：０ｘ６０　１０進：９６）　注：オーバーフローが起きている
　　０１１１００００
算術シフト　0xF0 >> 1
シフト前（１６進：０ｘＦ０　１０進：－１６)
　　１１１１００００
　
シフト後（１６進：０ｘＦ８　１０進：－８)
　　１１１１１０００

ビットの変化には法則があります。シフトしても、最左端のビットは変化しないのです。
　
なぜ、このような面倒くさい事をするのかというと、現在のマシンの殆どがマイナスの数字を表すのに、２の補数という物を使っている事が関係します。２の補数表記（厳密には違います）では、最左端のビットが１の時はマイナスの数字を表し、最左端のビットが０の時はプラスの数字を表します。シフトした結果、符号がひょろひょろと変わってしまうのでは困るので、算術シフトという考えがうまれたのです。
　
かなりアセンブラ（機械語）よりの話でしたが、シフト演算には論理シフトと算術シフトがある。という事を頭の隅にとどめておくと、後で良いことがあるかもしれません。

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