C学习：一个百思不得其解的无符号数移位问题

问题背景

在做一个算法定点化移位过程中，遇到个奇怪问题：分别按无符号数和有符号数进行右移，竟然不管啥输入，res1和res2结果都一样。代码如下：

int64_t tmp = -16;
    int32_t res1 = (int32_t)(((uint64_t)tmp) >> 1);
    int32_t res2 = (int32_t)(tmp >> 1);
    if (res1 != res2) {
          
   
        printf("res1=%d, res2=%d
", res1, res2);
    }

照之前博客分析，，这不符合科学啊，相当于之前的博客是一顿瞎分析的。

验证分析

接下来，我分别对tmp单独移位验证了下，看无符号和有符号数移位是否有区别。代码如下：

int16_t a = -16;
    printf("0x%hx
", a);
    a >>= 1;
    printf("0x%hx
", a);
    printf("%d
", a);

    a = -16;
    uint16_t b = (uint16_t)a;
    printf("0x%hx
", b);
    b >>= 1;
    printf("0x%hx
", b);
    printf("%hu
", b);

从辅助验证的结果可知，按有符号数移位时，符号位是带着在变的，说明之前的博客分析没错。

这，问题来了。。。

理论上第一段代码中第二行加了强制无符号64位转换后**(uint64_t)**，应该移位结果跟第三行结果不一样啊，为啥res1和res2又是相等的？

于是，我把第一段代码进一步拆解后，发现了答案。

int64_t tmp = -16;
    int64_t a;
    uint64_t b;
    a = tmp >> 1;
    b = ((uint64_t)tmp) >> 1;
    printf("0x%llx
", a);
    printf("0x%llx
", b);

    int32_t res1 = (int32_t)b; // 31 shift
    int32_t res2 = (int32_t)a;
    printf("res1=%d, res2=%d
", res1, res2);

tmp移位结果确实是不一样的，但是问题关键在于截断，由64位向32位截断时，取的是低32位字节，于是结果一致。所以这里更重要的知识点要看下博客。

简而言之，有符号数移位后确实结果有差异，但截断后掩盖了这种差异，关键在于高位宽数据向低位宽数据转换的原理。需要注意的是，如果移位的位数过多，可能导致截断后依然有差异，比如上述代码中如tmp赋值-2147483648，右移33位，结果就有巨大差异。

另一个值得注意的问题，实践中常用右移左移来替代2的幂次方乘除，但是在有符号数场景，由于负数补码的关系，常与预期相反。比如，比如-2向右移两位，若按算术移位处理，结果不等于除以4的商，即0，而是-1。进而，向右移大于等于两位时，结果都一直为-1。所以，在移位后商为0的场景，务必要注意是否符合预期。

参考资料

1. C学习：不同位宽整数扩展问题分析，
2. C学习：无符号有符号数的移位问题分析总结，