如何在C中找到有符号整数的最高有效位答案

【问题标题】：How to find the most significant bit of a signed integer in C如何在C中找到有符号整数的最高有效位
【发布时间】：2021-02-28 22:02:31
【问题描述】：

我需要找到signed int N 的最高位并将其保存在signBitN 中。我想使用仅按位操作来做到这一点。另外，我将如何使 signBitN 扩展以使其所有位都等于其有效位。即如果它的有效位为零，我将如何将其扩展为 00000...00？我得到的最接近的是 signBitN=1&(N>>(sizeof(int)-1));

【问题讨论】：

什么是 N？是否要查找特定类型的符号位，例如 int 或 int16_t？
换档(CHAR_BIT*sizeof(int)-1)
与明显的(N < 0) 或(N < 0) ? -1 : 0 相比，使用位运算符执行此操作并没有特别的好处。如果有聪明的按位方法，让编译器的优化器为您插入它们。 Example.
N 是有符号整数
你是在问什么是最高位，还是要找到第一个1？

标签： c bit-manipulation bitwise-operators bit-shift bitwise-and

【解决方案1】：

便携表达：

1 & (x >> (CHAR_BIT * sizeof(int) - 1))

最新的 C 标准对 int 的表示提出了 3 个标准。

符号和大小
补码
二补请参阅 C11 标准的 6.2.6.2 Integer types 部分。

只有第三个选项在实践中与现代机器相关。如6.2.6.1中所述：

存储在任何其他对象类型的非位域对象中的值由 n x CHAR_BIT 位组成，其中 n 是该类型对象的大小，以字节为单位。

因此int 将由sizeof(int) * CHAR_BIT 位组成，可能是 32。因此，int 的最高位可以通过右移sizeof(int) * CHAR_BIT - 1 位并使用按位& 运算符读取最后一位来读取。

请注意，移位后int 的确切值是如6.5.7.5 中所述的实现定义。

在正常的机器上是这样的：

int y = x < 0 ? -1 : 0;

可移植的方式是在int 和unsigned char 的数组之间进行转换，并将所有字节设置为-1。见6.3.1.3.2:

如果新类型是无符号的，则值转换为重复加或减一大于最大值可以在新类型中表示的值，直到值在新类型的范围内。

还有6.2.6.1.2

存储在无符号位域和类型对象中的值 unsigned char 应使用纯二进制表示法表示。

你可以使用memset()。

int x;
memset(&x, (x < 0 ? -1 : 0), sizeof x);

【讨论】：

如果x 为负数，则x >> 具有实现定义的结果。例如，某些实现可能会填充零位。
@M.M，是的，它的实现已定义。但问题是关于最高位的值之前移动
整个结果是实现定义的；该标准不保证您的第一个建议会给出正确的答案。因此，也许“可移植”并不是对该代码的良好描述。
@MM 是的。操作的结果是实现定义的，因为“int”的位表示是实现定义的。也许首先应该定义最高位的概念。
@tstanisl 那么如果 t 不可移植，为什么还要使用它呢？

【解决方案2】：

如果问题是如何检查整数的 MSB 位（例如 32 位整数的第 31 位）十 IMO，这是可移植的。

#define MSB(i)   ((i) & (((~0U) >> 1) ^ (~0U)))
#define issetMSB(i) (!!MSB(i))

int main(void)
{
    printf("%x\n", MSB(-1));
    printf("%x\n", issetMSB(-1));
}

【讨论】：

...如果“强制转换为无符号”是允许的操作之一（从 OP 中不清楚）
@M.M 是不允许的，那么在便携式 C 中是不可能的。
@M.M 不需要加入