ทำความเข้าใจความแตกต่าง: ตัวดำเนินการ << และ >> เป็นการคำนวณเชิงคณิตศาสตร์หรือเชิงตรรกะใน C?
เมื่อทำงานกับการเขียนโปรแกรมภาษา C ความเข้าใจเกี่ยวกับการจัดการบิตสามารถมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพและประสิทธิผล ในหมู่ปฏิบัติการพื้นฐานที่คุณอาจพบคือ ตัวดำเนินการเลื่อน โดยเฉพาะ << (เลื่อนซ้าย) และ >> (เลื่อนขวา) คำถามที่พบบ่อยคือ ตัวดำเนินการเหล่านี้เป็นการคำนวณเชิงคณิตศาสตร์หรือเชิงตรรกะ ในโพสต์นี้เราจะสำรวจหัวข้อนี้ ชี้แจงความแตกต่าง และให้ข้อมูลที่ช่วยให้คุณนำทางการใช้งานตัวดำเนินการเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อธิบายตัวดำเนินการเลื่อน
ตัวดำเนินการเลื่อนจะเลื่อนบิตของออปแบรนด์ไปทางซ้ายหรือขวา นี่คือสิ่งที่พวกเขาทำ:
- ตัวดำเนินการเลื่อนซ้าย (
<<): เลื่อนไปทางซ้ายทุกบิตในเลขฐานสอง ซึ่งมีผลทำให้จำนวนเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าสำหรับทุกตำแหน่งที่เลื่อน - ตัวดำเนินการเลื่อนขวา (
>>): เลื่อนไปทางขวาทุกบิตในเลขฐานสอง ธรรมชาติของการเลื่อนขวา (เชิงคณิตศาสตร์หรือเชิงตรรกะ) จะขึ้นอยู่กับว่าหมายเลขที่ถูกเลื่อนนั้นเป็นแบบมีลายเซ็นหรือไม่มีลายเซ็น
การเลื่อนเชิงคณิตศาสตร์และเชิงตรรกะคืออะไร?
การเลื่อนเชิงคณิตศาสตร์
- การเลื่อนเชิงคณิตศาสตร์ จะรักษาเครื่องหมายของหมายเลขไว้ เมื่อคุณเลื่อนขวาหมายเลขที่มีลายเซ็น เครื่องหมายบิตจะถูกจำลองขึ้น ทำให้คุณสามารถแบ่งจำนวนได้สองขณะที่รักษาเครื่องหมาย (ตัวอย่างเช่น -2 กลายเป็น -1 เมื่อเลื่อนขวา)
การเลื่อนเชิงตรรกะ
- การเลื่อนเชิงตรรกะ จะไม่รักษาบิตเครื่องหมายไว้ เมื่อเลื่อนขวาหมายเลขที่ไม่มีลายเซ็น บิตที่อยู่ทางซ้ายสุดจะถูกกรอกด้วยศูนย์ ซึ่งเหมือนกับการแบ่งค่าที่ไม่มีลายเซ็นโดยไม่คำนึงถึงเครื่องหมายดั้งเดิมของมัน
บริบทของภาษา C
ใน C พฤติกรรมของตัวดำเนินการเลื่อนขวาบนค่าที่มีลายเซ็นอาจค่อนข้างคลุมเครือ นี่คือการแบ่งแยก:
- พฤติกรรมที่ขึ้นอยู่กับการใช้งาน: ตามแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือ K&R 2nd Edition ผลลัพธ์ของการเลื่อนขวาบนค่าที่มีลายเซ็นขึ้นอยู่กับการใช้งาน นี่หมายความว่าคอมไพเลอร์ต่างๆ อาจจัดการกับเรื่องนี้แตกต่างกัน
- แนวปฏิบัติทั่วไป: วิกิพีเดียกล่าวว่าการใช้งาน C/C++ ส่วนใหญ่ มักจะ ทำการเลื่อนเชิงคณิตศาสตร์บนค่าที่มีลายเซ็น อย่างไรก็ตามนี้ไม่ถูกต้องเสมอไปในทุกคอมไฟเลอร์
ผลกระทบที่ปฏิบัติได้
เนื่องจากความแปรปรวนในพฤติกรรมระหว่างคอมไพเลอร์ นี่คือข้อพิจารณาสำหรับโปรแกรมเมอร์ภาษา C:
- ทดสอบคอมไพเลอร์ของคุณ: ตรวจสอบเอกสารของคอมไพเลอร์ของคุณเพื่อเข้าใจว่ามันจัดการกับการดำเนินการเลื่อนอย่างไร โดยเฉพาะการเลื่อนขวาบนจำนวนเต็มที่มีลายเซ็น ตัวอย่างเช่น เอกสารของ Microsoft Visual Studio 2008 ระบุว่าคอมไพเลอร์ของตนทำการเลื่อนเชิงคณิตศาสตร์
- ระมัดระวังในการใช้ค่าที่มีลายเซ็น: หลีกเลี่ยงการพึ่งพาพฤติกรรมเฉพาะของการเลื่อนขวาสำหรับหมายเลขที่มีลายเซ็น เว้นแต่คุณจะยืนยันพฤติกรรมของสภาพแวดล้อมของคุณ มันปลอดภัยกว่าที่จะแยกการดำเนินการที่มีลายเซ็นและไม่มีลายเซ็นเพื่อป้องกันผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด
สรุป
โดยสรุป ในขณะที่ตัวดำเนินการเลื่อนซ้าย (<<) มีพฤติกรรมที่สอดคล้องกัน แต่ตัวดำเนินการเลื่อนขวา (>>) อาจสร้างความท้าทายเนื่องจากลักษณะขึ้นอยู่กับการใช้งานใน C โดยเฉพาะสำหรับจำนวนเต็มที่มีลายเซ็น โปรดตรวจสอบเอกสารของคอมไพเลอร์ของคุณและทำการทดสอบเมื่อจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าคุณเข้าใจว่าตัวดำเนินการเหล่านี้จะทำงานอย่างไรในโค้ดของคุณ การเข้าใจว่าคุณกำลังใช้การเลื่อนเชิงคณิตศาสตร์หรือเชิงตรรกะสามารถสร้างความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในลอจิกและผลลัพธ์ของโปรแกรมของคุณ
ด้วยการทำความเข้าใจแนวคิดเหล่านี้ คุณจะสามารถเขียนโค้ด C ที่มีความแข็งแกร่งและเชื่อถือได้มากขึ้น ซึ่งใช้ประโยชน์จากการจัดการบิตอย่างเต็มที่