Respuesta.

La operación de desplazamiento circular (rotary/circular shift) consiste en desplazar los bits de un número por una cantidad específica de posiciones, trasladando los bits "salientes" al extremo opuesto. En el lenguaje C no hay un operador incorporado para esta tarea; esta solución históricamente está relacionada con la portabilidad de la biblioteca estándar y la necesidad de definir explícitamente el comportamiento para diferentes plataformas.

El problema es que los operadores de desplazamiento estándar (<<, >>) no realizan desplazamientos circulares: simplemente desplazan los bits y los "salientes" son reemplazados por ceros. Para un desplazamiento circular, es necesario combinar explícitamente los resultados de dos desplazamientos y enmascarar el resultado con la cantidad de bits adecuada.

La solución es implementar el desplazamiento circular manualmente. Para un número unsigned de 32 bits, se vería así:

uint32_t rotate_left(uint32_t value, unsigned int shift) {
    return (value << shift) | (value >> (32 - shift));
}

uint32_t rotate_right(uint32_t value, unsigned int shift) {
    return (value >> shift) | (value << (32 - shift));
}

Características clave:

No hay un operador de desplazamiento rotatorio incorporado en C.
Es necesario combinar manualmente dos desplazamientos y una máscara.
Se debe tener en cuenta el tamaño del tipo de datos (bitwidth) para la portabilidad.

Preguntas trampa.

¿Puede el operador << o >> realizar un desplazamiento circular sin operaciones adicionales?

No. Los desplazamientos normales reemplazan los bits que salen de los límites con ceros, en lugar de trasladarlos al otro lado.

¿Qué sucede si se realiza un desplazamiento igual al tamaño del tipo (shift igual a la cantidad de bits en el número)?

El comportamiento no está definido (Comportamiento No Definido según el estándar C), es necesario realizar el desplazamiento módulo el tamaño del tipo.

¿Es seguro hacer un desplazamiento rotatorio con estos métodos para tipos signed?

No, siempre utiliza tipos unsigned, ya que los desplazamientos a nivel de bits para tipos signed se comportan de manera diferente dependiendo del compilador y la arquitectura.

Errores comunes y anti-patrones

Usar tipos signed en lugar de unsigned para desplazamientos a nivel de bits.
No considerar el tamaño del tipo (por ejemplo, 32 frente a 64 bits).
Falta de enmascaramiento del desplazamiento (por ejemplo, no hacer shift = shift % 32 para números de 32 bits).

Ejemplo del mundo real

Caso negativo

Uso de desplazamiento normal para un desplazamiento circular:

uint32_t x = 0xFA3C0F00;
uint32_t y = x << 5; // No es circular

Pros:

Facilidad de escritura.

Contras:

Se pierden bits, el comportamiento no coincide con las expectativas, un bug difícil de rastrear en criptografía y procesamiento de datos.

Caso positivo

Uso de una función manual de desplazamiento rotatorio teniendo en cuenta el tamaño del tipo y protegiendo contra UB:

uint32_t x = 0xFA3C0F00;
uint32_t y = rotate_left(x, 5);