算术移位是否会移动符号位？

Question

如题所述

Answer 1

深入探讨：计算机组成原理中的算术移位，符号位是否会移动？

在计算机底层的世界里，算数移位操作的规则并非表面看起来那么简单。当涉及到符号位时，确实存在微妙的差异。首先，对于正数，特别是当使用补码表示时，情况有所不同。我们知道，补码和原码在正数上是相同的。当一个8位数据，其中数据位为7位，且最高位为0时，进行左移，符号位会保持不变。然而，一旦最高位变为1，移位后超过了64的界限，再次乘以2会导致溢出，此时数据的符号位会被置为1，这可能导致错误的结果。

对于负数，左移的原理同样遵循这个规则，符号位的保持是关键。而在右移操作中，由于符号位的特殊性，它必须保持不变，因此在移位过程中，会在左部填充1以保持符号的正确性。

关于算术移位是否真的会移动符号位，这是一个引发过不少讨论的话题。实际上，当不涉及溢出时，符号位通常被视为保持不变。这种理解源自于大多数情况下，我们期望在不改变数值大小的前提下进行移位操作。然而，这并不意味着在所有情况下都是如此，溢出的边缘情况确实会影响符号位的处理。

想要深入了解这个问题，可以参考计算机专家袁春风老师的课程。袁老师的教学风格更侧重于硬件层面，他的讲解可能会为你揭示更多关于算术移位的细节，帮助你彻底解开这个疑惑。

总的来说，算术移位是否移动符号位，取决于具体的运算环境和溢出规则。深入理解这些规则，对于程序员而言，是正确处理数据运算和避免潜在错误的关键。

Answer 2

算术移位是对带符号整数进行的移位操作，其特点是在移位过程中符号位保持不变。以下是算术移位的详细解释：
符号位保持不变：无论是左移还是右移，符号位（即最高位，用于表示正负）都不会改变。这是因为算术移位考虑的是带符号整数，符号的改变会直接影响数值的正负。
左移操作：
数值部分左移：除了符号位外的数值部分向左移动。
空位填补：高位（原符号位右边的位）移出后，最低位（最右边的位）补0。
溢出问题：如果移出的高位与符号位不同（即原数值为负数且左移后符号位变为0，或原数值为正数且左移后发生进位导致符号位变为1），则会发生溢出。
右移操作：
数值部分右移：除了符号位外的数值部分向右移动。
空位填补：低位移出后，最高位（符号位）保持不变，其右侧（原数值部分的最高位）补符号位（即如果原数值为正，补0；如果原数值为负，补1）。
精度损失：对于负数，由于右移时低位的1可能会被移出，这可能会影响数值的精度。
总结来说，算术移位不会移动符号位，它保证在移位过程中符号位始终保持不变，同时根据移位的方向和数值的正负来决定空位如何填补，以确保移位后的数值仍然保持其原有的符号。