Cambio lógico

En informática , un desplazamiento lógico es una operación bit a bit que desplaza todos los bits de su operando. Las dos variantes básicas son el desplazamiento lógico a la izquierda y el desplazamiento lógico a la derecha . Esto se modula aún más por el número de posiciones de bit que se desplazará un valor dado, como desplazar a la izquierda 1 o desplazar a la derecha n . A diferencia de un desplazamiento aritmético , un desplazamiento lógico no conserva el bit de signo de un número ni distingue el exponente de su mantisa ; cada bit del operando simplemente se mueve un número determinado de posiciones de bit, y las posiciones de bit vacías se rellenan, generalmente con ceros, y posiblemente con unos (a diferencia de un desplazamiento circular ).

El desplazamiento lógico se utiliza a menudo cuando su operando se trata como una secuencia de bits en lugar de como un número.

Los desplazamientos lógicos pueden ser útiles como métodos eficientes para realizar la multiplicación o división de enteros sin signo por potencias de dos. Desplazar n bits a la izquierda en un número binario con o sin signo tiene el efecto de multiplicarlo por 2ⁿ ^. Desplazar n bits a la derecha en un número binario sin signo tiene el efecto de dividirlo por 2ⁿ ⁽ redondeando hacia 0).

El desplazamiento lógico a la derecha difiere del desplazamiento aritmético a la derecha. Por lo tanto, muchos lenguajes tienen operadores distintos para cada uno. Por ejemplo, en Java y JavaScript , el operador de desplazamiento lógico a la derecha es >>> , mientras que el operador de desplazamiento aritmético a la derecha es >> . (Java solo tiene un operador de desplazamiento a la izquierda ( << ), ya que el desplazamiento a la izquierda mediante lógica y aritmética tiene el mismo efecto).

Los lenguajes de programación C , C++ y Go , sin embargo, solo tienen un operador de desplazamiento a la derecha, >> . La mayoría de las implementaciones de C y C++, así como Go, eligen qué desplazamiento a la derecha realizar según el tipo de entero que se esté desplazando: los enteros con signo se desplazan mediante el desplazamiento aritmético, y los enteros sin signo mediante el desplazamiento lógico. En particular, C++ utiliza sus operadores de desplazamiento lógico como parte de la sintaxis de sus funciones de entrada y salida, llamadas "cin" y "cout" respectivamente.

Todos los estándares C relevantes actualmente (ISO/IEC 9899:1999 a 2011) dejan un vacío de definición para los casos en que el número de desplazamientos es igual o mayor que el número de bits en los operandos, de manera que el resultado es indefinido. Esto ayuda a que los compiladores C generen código eficiente para diversas plataformas al permitir el uso directo de las instrucciones de desplazamiento nativas, que tienen comportamientos diferentes. Por ejemplo, shift-left-word en PowerPC elige el comportamiento más intuitivo donde un desplazamiento del ancho de bits o superior da como resultado cero, ^{[ 6 ]} mientras que SHL en x86 elige enmascarar la cantidad de desplazamiento a los bits inferiores para reducir el tiempo máximo de ejecución de las instrucciones , y como tal, un desplazamiento del ancho de bits no cambia el valor. ^{[ 7 ]}

Algunos lenguajes, como .NET Framework y LLVM , también dejan el desplazamiento por ancho de bits y superior sin especificar (.NET) ^{[ 8 ]} o sin definir (LLVM). ^{[ 9 ]} Otros optan por especificar el comportamiento de sus plataformas de destino más comunes, como C# , que especifica el comportamiento x86. ^{[ 10 ]}

Si la secuencia de bits 0001 0111 (decimal 23) se desplaza lógicamente una posición de bit, entonces:

Nota: MSB = Bit más significativo, LSB = Bit menos significativo