C++ 一行中的位移位受处理器位宽度的影响（错误还是功能？）

Question

我遇到了一个奇怪的问题，但为了清楚起见，先看代码：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main() {
    uint8_t a = 0b1000'0000; // -> one leftmost bit
    uint8_t b = 0b1000'0000;
    
    a = (a << 1) >> 1; // -> Both shifts in one line
    
    b = b << 1; // -> Shifts separated into two individual lines
    b = b >> 1;
    
    printf("%i != %i", a, b);

    return 0;
}

（在 x86 机器上使用 C++ 17）

如果编译代码，b则 is 0while ais 128。一般来说，这个表达式不应与处理器架构或其位宽相关，我希望两者都在0操作之后

位右移运算符定义为用零填充左侧位，如示例所示b。

如果我查看汇编代码，我可以看到对于b，值从 RAM 加载到寄存器中，左移，写回 RAM，再次从 RAM 读入寄存器，然后移位写入。每次写回 RAM 时，都会截断为 8 位整数，1从字节中删除最左边的部分，因为它超出了 8 位整数的范围。

另一方面a，该值被加载到寄存器中（基于x86架构，32位宽），左移，然后再次右移，将1移回到原来的位置，这是由32位寄存器引起的。

我现在的问题是，这是针对正确行为的单行优化吗a？在编写代码时应该考虑到这一点，还是要向编译器开发人员报告一个编译器错误？

Answer 1

您看到的是整数提升的结果。这意味着（在大多数情况下）表达式使用小于 的类型的任何地方int，该类型都会提升为int。

C++17标准的 7.6p1 节对此进行了详细说明：

bool除、char16_t、 、以外的整数类型的纯右值char32_t，或者 wchar_t其整数转换等级 (7.15) 小于 的等级 的纯右值，如果可以表示源类型的所有值，则int可以转换为该类型的纯右值；否则，源纯右值可以转换为类型的纯右值intintunsigned int

所以在这个表达式中：

a = (a << 1) >> 1

a右侧的值从uint8_t值 0x80 提升到int值 0x00000080。左移一位得到 0x00000100，然后再次右移得到 0x00000080。然后，该值会被截断为 a 的大小，以便在将其分配回 时uint8_t给出。0x80a

在这种情况下：

b = b << 1; 

同样的事情开始发生：0x80 提升为 0x00000080，移位后得到 0x00000100。然后该值在分配给 之前被截断为 0x00 b。

所以这不是一个错误，而是预期的行为。