シフト演算について

エンジニアの信尾海翔です。
第三回目のブログではシフト演算についてまとめたいと思います。

シフト演算とは

シフト演算とはビットを左右にずらして行う演算方法です。

2進数では左に一つ移動すると2倍、右に一つ移動すると1/2倍になります。
10進数では左に一つ移動すると10倍、右に一つ移動すると1/10倍になります。
つまり、〇進数では左に一つ移動すると〇倍、右に一つ移動すると1/〇倍になります。
よく使われるものとしては、論理シフト、算術シフトなどがあります。

論理左シフト（掛け算）

論理左シフトはビット全体を左に移動させます。あふれたビットは消え、空いた場所には0が入ります。

x = 00000010 ※10進数に変換すると2

xを左に1ビット論理左シフトさせると

x = 00000100 ※10進数に変換すると4

xをさらに1ビット論理左シフトさせると

x = 00001000 ※10進数に変換すると8

1回左にシフトするごとに2倍となります。

論理右シフト（割り算）

論理右シフトはビット全体を右に移動させます。あふれたビットは消え、空いた場所には0が入ります。

x = 10000000 ※10進数に変換すると128

xを右にに1ビット論理右シフトさせると

x = 01000000 ※10進数に変換すると64

xをさらに1ビット論理右シフトさせると

x = 00100000 ※10進数に変換すると32

1回右にシフトするごとに1/2倍となります。

論理シフトはすべてのビットを移動させるため、正数のみ、計算することができます。（※負数は左端で符号を扱うため）

算術左シフト（掛け算）

算術左シフトはビット全体を左に移動させます。あふれたビットは消え、空いた場所には0が入ります。

算術左シフトでは左端を符号ビットとして扱うため、左端は固定されます。

x = 11110100 ※10進数に変換すると-12

xを左に1ビット算術左シフトさせると

x = 11101000 ※10進数に変換すると-24

xをさらに1ビット算術左シフトさせると

x = 11010000 ※10進数に変換すると-48

1回左にシフトするごとに2倍となります。

算術右シフト（割り算）

算術右シフトはビット全体を右に移動させます。あふれたビットは消え、空いた場所には符号ビットが入ります。

算術右シフトでは左端を符号ビットとして扱うため、左端は固定されます。

x = 11110100 ※10進数に変換すると-12

xを右に1ビット算術右シフトさせると

x = 11111010 ※10進数に変換すると-6

xをさらに1ビット算術右シフトさせると

x = 11111101 ※10進数に変換すると-3