向左旋轉和向右旋轉以用於標誌擴展（帶符號短）C

以前，我有以下C代碼，通過該C代碼，我希望在演員製作後將變量'sample'的簽名擴展爲'signed short '變量'sample_unsigned'。向左旋轉和向右旋轉以用於標誌擴展（帶符號短）C

unsigned short sample_unsigned; 
signed short sample; 

sample = ((signed short) sample_unsigned << 4) >> 4;

在二進制表示中，我期望'樣本'有最重要的位重複4次。舉例來說，如果：

sample_unsigned = 0x0800 (corresponding to "100000000000" in binary)

我明白了「樣本」應該結果是：

sample = 0xF800 (corresponding to "1111100000000000" in binary)

然而，「樣本」永遠結束是一樣的「sample_unsigned」，我不得不分割轉讓聲明如下，哪些工作。爲什麼這個？

sample = ((signed short) sample_unsigned << 4); 
sample >>= 4;

來源

2015-11-27 Carlos Castro

您的方法不起作用。沒有任何權利轉移會保留標誌。即使它只適用於16位int。對於> = 32位int，您必須手動將符號複製到高位，否則它只會來回移動相同的數據。一般來說，有符號值的位移很關鍵 - 有關詳細信息，請參見[標準]（http://port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#6.5.7）。有些星座會調用未定義的行爲，最好避免使用它們，只使用無符號整數

對於大多數平臺，以下工作，但它不一定是更慢（在16位int平臺，它很可能甚至更快）：

uint16_t usample; 
int16_t ssample; 

ssample = (int16_t)usample; 
if (ssample & 0x800) 
    ssample |= ~0xFFF;

演員到int16_t是實現定義的;你的編譯器應說明它是如何進行的（幾乎。？）所有最近的實現都沒有執行額外的操作，只需在生成的代碼或編譯器文檔中進行驗證即可 - 或依賴intX_t使用2s補碼，這是標準保證的 - 與標準類型相反。

在32位平臺上，可能存在內部指令進行簽名擴展（例如ARM Cortex-M3/4 SBFX）。或者編譯器提供一個內置函數。根據您的使用情況和速度要求，可能適合使用它們。

更新：

另一種方法是使用一個位域結構：

struct { 
    int16_t val : 12; // assuming 12 bit signed value like above 
} extender; 

extender.val = usample; 
ssample = extender.val;

這可能會導致使用我上面提出的同樣的彙編指令。

來源

2015-11-27 16:05:25 Olaf

我知道右移的符號擴展會產生未定義的行爲。我正在研究64位Ubuntu 12.04，在檢查了我的gcc文檔後，我決定嘗試一下。我需要做這種操作的原因是因爲我從一個提供10位有符號值的硬件平臺捕獲數據，後來我需要將其另存爲ASCII。正如你所建議的，我猜想使用'uint16_t'和'int16_t'應該是一個更穩定的解決方案。 –

@CarlosCastro：我已經預料到了這種應用。我自己在嵌入式系統上使用它。只是不要依賴那個！上面的簡單條件將不會在具有條件移動指令的平臺上採用更多時鐘（IIRC，x64確實提供了這樣的功能，ARM明確做到這一點）。請注意，這是 - 像你問題中的代碼 - 是12位有符號整數，而不是10位;所以你必須調整口罩！如果只是爲了轉換，可能會有更簡單的技術。如果你可以節省內存空間，你甚至可以生成一個簡單的查找表。 – Olaf

@CarlosCastro：我稍微更新了答案。如果答案有幫助，請隨時註冊。如果您需要最佳性能，只需對變體進行基準測試（但要小心**您實際測試的基準） – Olaf

這是因爲(signed short) sample_unsigned被自動轉換爲int如由於整數提升操作數。

sample = (signed short)((signed short) sample_unsigned << 4) >> 4;

也可以工作。

來源

2015-11-27 15:50:12 MikeCAT

通過bitshift更改符號是未定義的行爲。並且'signed short'仍然會被強制爲'int'。 – Olaf

而右移「簽名」並不能保證無論如何都保留了標誌（它甚至可以是UB）。 – Olaf

內部（簽名的短）可能不需要，只需在執行正確的轉換之前進行簽名即可。如前所述，這是特定環境，但對大多數二進制補碼系統都有效。 – rcgldr

向左旋轉和向右旋轉以用於標誌擴展（帶符號短）C

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