シフト演算

シフト演算とは？

10進数で考えてみる

123 << 1 → 1230（×10）
123 >> 1 → 12.3（÷10）

この「桁をずらす＝何倍・何分の1」という感覚を、
2進数の世界でも同じように応用するのが「シフト演算」です。

2進数でのシフト演算

シフト演算は、2進数のビット列を左右にずらす操作をします。
桁を1つずらす操作は、10進数における「10倍」や「10分の1」の計算に相当します。

2進数の場合、ビットを1つ左にずらすと値は2倍に、右にずらすと2分の1になります。

// 1ビット左シフト (2倍)
1010 << 1  →  10100 (20)

// 1ビット右シフト (1/2)
1010 >> 1  →  0101 (5)

論理シフト

→ 桁を左右にずらし、空いた桁に「0」を詰める方法。

左シフトで×2、右シフトで÷2 になります。

論理左シフト

元の値: 5

↓ 1ビット左シフト

結果: 10

論理左シフト

元の値: 5

↓ 2ビット左シフト

結果: 20

論理右シフト

元の値: 8

↓ 1ビット右シフト

結果: 4

論理右シフト

元の値: 8

↓ 2ビット右シフト

結果: 2

※ 論理右シフトでは、常に左端に 0 が入ります。
※ 負の数には対応していません。

算術シフト

→ 左端の符号ビットを固定したまま右シフトする方法。

• 負の数もそのまま扱えるため、符号付き整数の除算によく用いられます。
• CPUレベルでは「符号付き整数（signed int）」の演算に使われます。

算術右シフト

元の値: -4

↓ 1ビット算術右シフト

結果: -2

オーバーフロー

左シフトは通常「×2」「×4」のように値を大きくしますが、
符号付きの整数を左シフトして、最上位ビットに1が入ると、
符号が反転して“負の数”として扱われることがあります。

これは「桁あふれ（オーバーフロー）」と呼ばれる現象です。

例：

64（10進） = 01000000（2進）
↓ << 1（左に1ビットシフト）
→ 10000000（2進） = -128（10進）

本来なら「64 × 2 = 128」のつもりだったのに、
8ビットの範囲では128を表せないため、結果が -128 になる！

→ これは計算ミスではなく、ビット数の限界による仕様上の“落とし穴”です。