桶形移位器是一種組合邏輯電路，通常作為微處理器CPU的一部分。它具有n個數據輸入和n個數據輸出，以及指定如何移動數據的控制輸入，包括移位方向、移位類型（循環、算術還是邏輯移位）及移動的位數等。
桶形移位器的工作原理基於移位暫存器的原理設計。移位暫存器是一種能夠實現將數據進行移位的暫存器，桶形移位器則是在移位暫存器的基礎上進行擴展和最佳化的設計。桶形移位器通常由若幹個移位暫存器和一組以2為底的計數器構成，其中計數器的計數值用來確定移位方向和位移量。具體來說，將輸入的二進制數值存入移位暫存器中，通過設定計數器的計數值來確定移位方向和位移量，根據計數值，實現數據的左移或右移操作。如果計數器的計數值達到移位暫存器的位數，則實現循環移位操作。最後，輸出移位後的數據。
例如，設計一個8位桶形移位器，它具有8個數據輸入位，8個數據輸出位和3個控制輸入位的組合邏輯電路，其輸出字等於輸入字的循環移位，循環移位的次數由控制輸入位指定。
此外，桶形移位器也可以用於實現浮點運算的硬體實現，例如在浮點加或減法操作時，有效數的兩個數的必須對準，這需要移動較小的數到右邊，增加其指數，直到它的較大數目的指數相匹配。這是通過減去指數並使用桶形移位器在一個周期內將較小的數字向右移動差值來完成的。