编写安全代码——小心有符号数的右移操作

作者：[email protected]

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话说有这样的一段代码：

1. #include <stdlib.h>
   
2. #include <stdio.h>
   
3. 
   
4. 
   
5. static void divide_by_two(int num)
   
6. {
   
7.     while (num) {
   
8.         printf("%d\n", num);
   
9.         num /= 2;
   
10.     }
    
11. }
    
12. 
    
13. int main()
    
14. {
    
15.     int num;
    
16.     scanf("%d", &num);
    
17. 
    
18.     divide_by_two(num);
    
19. 
    
20.     return 0;
    
21. }

某天，一个刚毕业的朋友——没有贬低应届生的意思哦~~~，开始负责维护这段代码。他呢，看到num /= 2，想起课程上讲过，整数右移一位，就等于除于二，并且右移操作比除法运算要高效的多。于是将 num /=2 改为了 num = num>>1。

代码变为

1. #include <stdlib.h>
   
2. #include <stdio.h>
   
3. 
   
4. 
   
5. static void divide_by_two(int num)
   
6. {
   
7.     while (num) {
   
8.         printf("%d\n", num);
   
9.         num = num>>1;
   
10.     }
    
11. }
    
12. 
    
13. int main()
    
14. {
    
15.     int num;
    
16.     scanf("%d", &num);
    
17. 
    
18.     divide_by_two(num);
    
19. 
    
20.     return 0;
    
21. }

编译成功后，当然不能忘了测试：

1. [xxx@xxx-vm-fc13 test]$ ./a.out
   
2. 10
   
3. 10
   
4. 5
   
5. 2
   
6. 1
   
7. [xxx@xxx-vm-fc13 test]$ ./a.out
   
8. 3
   
9. 3
   
10. 1

这位朋友对于结果很满意，于是将改动提交到了服务器，下班回家~~~

结果第二天就有同事来找他，说他的程序陷入了死循环：

1. [xxx@xxx-vm-fc13 test]$ ./a.out
   
2. -5
   
3. -5
   
4. -2
   
5. -1
   
6. -1
   
7. -1
   
8. 。。。。。。
   
9. -1

这位朋友刚参加工作，第一次提交改动，就造成了这样的结果，自然很紧张。不是右移一位就等于除以2吗？究竟是怎么回事呢？虽然暂时不知道答案，也只能将改动rollback回去。

那么到底是什么原因呢？没错，右移一位就等于除以2，但是这里需要加一个条件，这里指的是正数。而对于有符号整数，且其值为负数时，在C99标准中对于其右移操作的结果的规定是implementation-defined.

在Linux上的GCC实现中，有符号数的右移操作的实现为使用符号位作为补充位。因此-1的右移操作仍然为0xFFFFFFFF。这导致了死循环。