c - 为什么要分两步进行位移？

Question

在 Linux kernel ，我找到了以下代码:

static inline loff_t pos_from_hilo(unsigned long high, unsigned long low)
{
#define HALF_LONG_BITS (BITS_PER_LONG / 2)
    return (((loff_t)high << HALF_LONG_BITS) << HALF_LONG_BITS) | low;
}

该代码用于将系统调用参数组合成一个更宽的变量，例如在 ia32 上 pwritev 的偏移量。在两个 32 位寄存器中指定。
在 x64 上， loff_t和 unsigned long都是 64 位宽。在这种情况下， high变量被忽略，只有 low用来。在 ia32， loff_t是 64 位宽和 unsigned long是 32 位宽。在这种情况下，两个参数 high和 low结合在一起。
我想知道为什么代码移位两次而不是一次。在 commit message 中有更多关于此代码的信息。并在 LWN 文章中: System calls and 64-bit architectures ，但没有解释双位移位。

Answer 1

测试应用程序中的以下警告帮助我解决了这个问题:

test.c:8:27: warning: left shift count >= width of type [-Wshift-count-overflow]
    8 |     return (((loff_t)high << (2*HALF_LONG_BITS))) | low;

双位移位可防止未定义的行为。来自 C spec :

6.5.7 3) ... If the value of the right operand is negative or is greater than or equal to the width of the promoted left operand, the behavior is undefined.

在 64 位机器上，两个 loff_t和 long是 64 位宽。如果我们立即进行转移，我们将转移 high按 64 位，根据上述声明是未定义的行为。分两步做 high成 0。

PS:我编写了一个测试程序来调查这个问题，令我惊讶的是，当我用一个位移位替换两个位移位时，得到了不同的结果。