C言語のシフト演算とは？左シフト・右シフト・補数の基本をわかりやすく解説

問題

C言語を使用して、ある数値に対する左シフト・右シフト・補数（ビット反転）を求める簡単なプログラムを作成するには、どのようにすればよいのでしょうか。

解決方法

左シフト（<<）

変数の値を1ビットだけ左へシフトすると、その値は2倍になります。「a × 2」を計算したのと同じ結果です。

例：a = 10 の場合、a << 1 = 20

右シフト（>>）

変数の値を1ビットだけ右へシフトすると、その値は元の半分になります。「a ÷ 2」の整数除算と同じ結果です。

例：a = 10 の場合、a >> 1 = 5

サンプルプログラム

以下は、シフト演算子と補数演算子を使ったC言語のプログラム例です。

#include<stdio.h>
int main(void){
    int a = 9;
    printf("Rightshift of a = %d\n", a >> 1);      // 9 ÷ 2 = 4
    printf("Leftshift of a = %d\n", a << 1);       // 9 × 2 = 18
    printf("Compliment of a = %d\n", ~a);          // -(9+1) = -10
    printf("Rightshift by 2 of a = %d\n", a >> 2); // 9 ÷ 4 = 2
    printf("Leftshift by 2 of a = %d\n", a << 2);  // 9 × 4 = 36
    return 0;
}

実行結果

上記のプログラムをコンパイルして実行すると、次のような出力が得られます。

Rightshift of a = 4
Leftshift of a = 18
Compliment of a = -10
Rightshift by 2 of a = 2
Leftshift by 2 of a = 36

ポイント解説

• a << n は「a × 2のn乗」、a >> n は「a ÷ 2のn乗」（小数点以下切り捨て）と等価です。
• 補数演算子 ~ はすべてのビットを反転させるため、~a = -(a + 1) という関係が常に成り立ちます。
• シフト演算は乗算や除算よりも高速に処理できるため、組み込み開発やパフォーマンスが重視される場面でよく活用されます。