論理左シフト（ビット列を左にずらして右に0を入れる）

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論理左シフトとは

論理左シフトとは、ビット列を左に N 個ずらす演算です。プログラミング言語では << という演算子で書かれます（例: x << 2）。

動きの 2 つのルール:
・右端には 0 が挿入される（"論理"の名の通り、新しいビットは 0）
・左端からあふれたビットは捨てられる

例: 8ビットの 53 (= 00110101) を左に 2 シフト
・元: 00110101 = 53
・左に2シフト: 11010100 = 212
・確認: 53 × 2² = 53 × 4 = 212 ✓

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右端に 0 が入る理由

論理左シフトでは、ビットを 1 つずらすと右端が空席になります。この空席に何を入れるかが「論理シフト」を定義する重要なルールで、必ず 0 を入れるのが「論理」の意味です。

・「論理」の語源：論理シフトはビットを純粋にずらすだけ。符号や数値としての意味を考えず、機械的に 0 を補充する。これがブール論理（純粋な 0/1 操作）に由来して「論理」と呼ばれる理由
・なぜ 0 か：左にずらすと値は元の 2 倍 になるのが目的。右端は最も小さい桁（重み 1）なので、ここに 0 を入れれば「2 倍にして、端数なし」という関係が綺麗に成り立つ
・もし 1 を入れたら？：その分だけ値が増えてしまい「× 2」ではなくなる。シフトの計算上の意味が失われる

例: 0011 0101 (53) を左に 1 シフトすると、右端に 0 が入って 0110 1010 (106) になる。確認: 53 × 2 = 106 ✓。10 進数の世界で 53 を「× 10」して 530 にするとき右端に 0 を書き足すのと同じイメージです。

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算術左シフトとの違い

シフト演算には論理シフトと算術シフトの 2 種類がありますが、左シフトに関しては両者の動作は実質的に同じです。これは押さえておきたい重要ポイントです。

・論理左シフト：右端に 0 を入れて、左端からあふれたビットは捨てる。符号は考えない
・算術左シフト：同じく右端に 0 を入れて左端からあふれたビットを捨てる。動作は同じだが、「符号付き整数を 2 倍する」という意味を持たせている

違うのは「結果の解釈」と「オーバーフローの扱い」です。算術シフトでは符号ビットが反転してしまうと「オーバーフロー」として検出されますが、論理シフトでは単に「あふれたビットを捨てた」だけと捉えます。

例: 8 ビット符号付きで 64 (0100 0000) を左に 1 シフト → 1000 0000。
・論理シフトの解釈: 128（符号なしで読む）
・算術シフトの解釈: −128（符号付きで読む。本来 64 × 2 = 128 のはずが符号反転 → オーバーフロー）

「左シフトはどちらも同じ動作、意味だけ違う」「右シフトは動作も違う」と整理しておくと混乱しません。