Cevap.

Sorunun Tarihi

Bit düzeyindeki operatörler, C diline düşük seviyeli verilerle ve donanımla çalışmayı kolaylaştırmak amacıyla eklenmiştir: kayıt ayarlama, maskeleme, 2'nin katlarına çarpma ve bölme. Bu operatörlerin çalışma kuralları, 8 ve 16 bitlik işlemciler döneminde oluşmuştur.

Sorun

Sıklıkla signed türlerin kaydırılmasında hata yapılır çünkü sonuç, uygulanana (aritmetik veya mantıksal kaydırma) ve tür boyutunu aşma durumuna bağlıdır. Hatalar — veri bozulması, yanlış hesaplamalar, belirsiz davranışlar.

Çözüm

Sola kaydırma (<<): değerin 2 üzeri k ile çarpılmasının eşdeğeri (a << k). Her zaman sağdan sıfırlarla doldurur.

Sağa kaydırma (>>): unsigned değer için soldan sıfırlarla doldurur (mantıksal kaydırma), signed için ise ya işaret bitini ile doldurabilir (aritmetik kaydırma) ya da sıfırlarla (davranış derleyiciye bağlıdır).

Örnek:

unsigned int x = 5; // 0000 0101
unsigned int y = x << 1; // 0000 1010 == 10
int z = -4; // 1111 1100 (eğer 8 bit)
int w = z >> 1; // 1111 1110 (-2) veya 0111 1110 (uygulamaya bağlı)

Ana özellikler:

Sola ve sağa kaydırma, unsigned türler için etkilidir
Signed türlerde, sağa kaydırma farklı olabilir: negatif sayılar için dikkatlice kullanın
Bit sayısı tür boyutuna eşit veya daha fazla ise — undefined behavior

Hata Soruları.

Negatif bir sayıyı sağa >> kaydırırsak ne olur?

Sonuç, uygulamaya bağlıdır: genellikle işaretin korunması ile aritmetik kaydırma yapılır, ancak standart bunu garanti etmez!

Bit sayısı türün bit genişliğinden fazla olduğunda sonuç ne olur?

Undefined behavior. Örneğin, 1 << 32 32 bitlik tür için herhangi bir şey verebilir veya programın çalışmasını bozabilir.

Bit düzeyindeki operatörleri kayar noktalı sayılar için kullanabilir miyiz?

Hayır, standart türler float, double bit düzeyinde işlemleri desteklemez. Sadece tam sayı türleri ile.

Tipik Hatalar ve Anti-Desenler

İşaretli değerleri sağa kaydırırken doldurma yöntemini kontrol etmemek
"Çok fazla" bit kaydırma — türün dışına çıkma
Float/double üzerine uygulama
Bit maskeleri ile işaret kullanırken açıkça unsigned kullanmamak

Gerçek Hayattan Örnek

Olumsuz Durum

Bir programcı, bir maske oluşturmak için int'i 32 bit kaydırdı — bazı platformlarda bu sıfıra dönüşüyordu, diğerlerinde ise tanınmayan bir değere.

Artılar:

Hızlı çarpma/bölme

Eksiler:

Taşınabilir olmayan, güvensiz kod

Olumlu Durum

Bunun yerine unsigned değerler ve bit sayısını makrolarla maskeleyerek, tür uzunluğunu sizeof ile kontrol edip net belgelerle kullanıldı.

Artılar:

Davranış keskin, taşınabilir

Eksiler:

Ek kontroller ve istisnai durumlar için kod gereklidir.