4

Даже для целых вещественных не получается, почему так?

7
  • 2
    не получается, потому что они упакованы. Распакуйте и смещайте сколько угодно. Только после этого придется еще и упаковать обратно.
    – mega
    15 ноя 2017 в 21:19
  • 4
    Чисто формально - таковы правила языка. Почему правила таковы? Потому, что floating-point числа (даже целые) имеют намного более сложное внутреннее битовое представление в сравнении с обычными целыми, и побитовое смещение не имеет над ними особого смысла.
    – wololo
    15 ноя 2017 в 21:22
  • @mega, поясните как сделать, если можно - по-подробнее
    – Elvin
    15 ноя 2017 в 21:24
  • Какой смысл вы вкладываете в такое "побитовое смещение"??? 16 ноя 2017 в 4:12
  • @AnT, которое записывается вот так <<
    – Elvin
    16 ноя 2017 в 7:27

3 ответа 3

3

c11 стандарт говорит (§6.5.7/2):

Each of the operands shall have integer type.

то есть сдвиг определён только для целых типов.

Причём даже для целых, операция определена только для некоторых значений. К примеру, i << n не определено, если i < 0 или i > 0 имеет тип со знаком и результат i·2n вне диапазона типа i (§6.5.7/4). В переносимых случаях, сдвиг это умножение/деление на 2:

    0b01000'0001 << 1   :    129 << 1
 == 0b1000'00010        : == 258

    0b01000'0001 >> 1   :    129 >> 1
 == 0b001000'000        : == 64  

Можно себе представить, что результат в этом случае получается буквальным сдвигом битов в двоичном представлении числа:

left logical shift

Действительные числа представлены в Си как числа с плавающей точкой. Можно думать о них как о числах, записанных в научной нотации: 1,234·105. Более формально (§5.2.4.2.2/2):

           p         
          ___        
          ╲          
     e     ╲    -k   
x = b ⋅s⋅  ╱   b  ⋅fₖ
          ╱          
          ‾‾‾        
         k = 1       
  • x — само число
  • s — знак (±1)
  • b — основание системы счисления (к примеру, 2)
  • e — показатель степени (экспонента)
  • p — точность (число значащих цифр)
  • fk — значащие цифры (0,1 для двоичной системы)

Пример: x = 106⋅(+1)⋅(1⋅10-1+2⋅10-2+3⋅10-3+4⋅10-4) = 1,234·105

На практике представление ещё ограничено IEEE 754 стандартом. Чтобы освоиться, можно посмотреть на пример миниформата числа, использующего 8 бит: SEEEEMMM (1.4.3.-2). В этом формате 128.0 и 256.0 будут представлены как:

0 0101 000 = +1.000×25-(-2) = 128.0
0 0110 000 = +1.000×26-(-2) = 256.0

так как 1012 = 510 и 1102 = 610 (смещение экспоненты -2).

Не хватает точности, чтобы 129.0 и 258.0 представить, поэтому используются ближайшие представимые числа: 128.0 и 256.0. Умножение на два — это просто увеличение экспоненты на один для нормальных чисел.

Сдвиг непосредственно битового представления числа особого смысла здесь не имеет:

129.0 << 1 = 0 0101 000 << 1 = 0 1010 000 = +1.000×210-(-2) = 4096.0
258.0 >> 1 = 0 0110 000 >> 1 = 0 0011 000 = +1.000×23-(-2) = 32.0

Даже для положительных целых чисел (все явные биты мантиссы нулевые), представленных в таком формате, сдвиг отличается от умножения/деления на 2. Ещё пример:

0 1000 001 = +1.125×28-(-2) = 1152.0
0 1000 001 >> 1 = 0 0100 000 = +1.000×24-(-2) = 64.0
0 1000 001 << 1 = 1 0000 010 = -0.250×21-(-2) = -2.0

Здесь буквальный сдвиг битов представления меняет и знак и дробную часть. Вводить такую операцию не слишком полезно.

Вот конвертор из битового представления во float и обратно.

5
  • по поводу сдвиг это умножение/деление на 2 сами понимаете что к отрицательным сдвиг часто применяют... Там не совсем деление на 2 (округление не в ту сторону)
    – pavel
    21 ноя 2017 в 14:19
  • @pavel: прочтите всё предложение: «В переносимых случаях сдвиг это умножение/деление на 2». Для отрицательных чисел либо вообще не определён сдвиг (<<) либо зависит от реализации (>>).
    – jfs
    21 ноя 2017 в 14:30
  • я понимаю. но остальная часть верна почти для любого ЯП. Может в канонический ответ даже...
    – pavel
    21 ноя 2017 в 14:34
  • @pavel: другие языки это отдельная тема (даже для c++ слова отличаются). К примеру, для javascript 1.0 >> 1 работает (double как 32-bit целое).
    – jfs
    21 ноя 2017 в 14:41
  • @pavel кстати, в Питоне сдвиг именно как умножение/деление на 2 определён. Значения для отрицательных чисел можно интерпретировать как дополнительное представление с бесконечным числом 1 слева (подробней тут)
    – jfs
    26 июн 2018 в 11:01
2

Бинарное представление таких чисел отличается от бинарного представления целочисленных, поэтому здесь и результаты побитовых операций отличаются.

Любое вещественное число представлено в виде

1.m * 2^e

где m - мантисса, e - экспонента.

Вот из этих e и m и состоит бинарное представление числа, только значение e еще сдвинуто на полдиапазона, чтобы автоматически учитывался знак экспоненты при арифметических операциях над ними.

Побитовый сдвиг вещественного (как и целочисленного) - это умножение или деление на 2, поэтому побитовый сдвиг вещественного равнозначен приращению экспоненты, например, сдвиг влево:

1.m * 2^e * 2^1 = 1.m * 2^(e+1)

Подробности можно узнать из стандарта IEE754

1
  • 1
    снова, зачем минус ставить? Ответ показывает упрощённую, но аккуратную картину. Из двух приходящих на ум интерпретаций "побитового смещения" f<<=1: 1- умножение на 2: f *= 2 (вариант, используемый в javascript (double->32-bit ints)) 2- буквальное смещение битов: f=SE..EM..M -> f=E..EM..M0 — второе просто не имеет смысла (здесь S - бит знака, E..E биты [смещённой] степени, M..M биты, представляющие числа после запятой).
    – jfs
    16 ноя 2017 в 7:24
1

Можно. Это называется "деление на два" и "умножение на два".

1
  • 1
    зачем минус ставить? ldexp() как раз умножением на степень двойки занимается.
    – jfs
    15 ноя 2017 в 21:57

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.