武器大师——操作符详解(上)

目录

一、操作符的分类

二、二进制和进制转换

2.1.二进制与十进制的互相转化

2.1.1  二进制转十进制

2.1.2  十进制转二进制

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 2.2.二进制转8进制和16进制

2.2.1  转8进制

2.2.2  转16进制

三、原码、反码、补码

四、移位操作符

4.1.左移操作符(<<)

4.2.右移操作符(>>)

五、位操作符

5.1.按位与(&)

5.2.按位或(|)

5.3.按位异或(^)

5.4.按位取反(~)


一、操作符的分类

算术操作符: + - * / %
移位操作符: << >>
位操作符: & | ^ ~
赋值操作符: = += -= *= /= %= <<= >>= &= |= ^=
单⽬操作符: !、 ++ -- & * + - ~ sizeof ( 类型 )
关系操作符: > >= < <= == !=
逻辑操作符: && ||
条件操作符: ? :
逗号表达式: ,
下标引⽤: [ ]
函数调⽤: ()

上述操作符,我们在之前的学习中,已经了解了许多,比如说算数操作符、赋值操作符、逻辑操作符、条件操作符(三目)以及部分的单目操作符。这篇文章,白刘将带领大家继续学习一部分。由于本篇文章要介绍的操作符跟二进制有关系,所以我们先来简单介绍一下二进制以及进制转换。

二、二进制和进制转换

我们经常能听到各种进制,像我们数学中十进制,时间的60进制,内存的1024进制......不管是什么进制,他们其实只是数值的表达方式不同而已。

在这里我们着重介绍二进制:

首先我们在生活中最最熟知的是十进制,所以我们从十进制入手。

我们可以观察到,十进制是逢十进一,那可以推断,二进制就是逢二进一。十进制中存在0~9十个数字,那二进制同样也存在0~1共两个数字。

2.1.二进制与十进制的互相转化

2.1.1  二进制转十进制

首先我们还是观察十进制,随机举个例子,123,为什么叫一百二十三呢?这是因为每一位是有权重的,我们位是从右向左依次升高的:个位、十位、百位......,每一位分别代表的权重是10º , 10¹ , 10² ......

如图所示:

而我们说二进制和十进制类似,只不过权重不同,二进制从右到左依次是:2º、2¹、2²...

那我们来试一试,二进制中1101怎么理解呢?

如图:

在二进制转十进制时,我们往往要记忆一些2的次方数,如8,16,32,64,128...,这些数字方便我们转换。我们可以通过看是第几位,然后换成次方数,再求和,熟练掌握,我们就能很快地换算。

2.1.2  十进制转二进制
 

我们可以将一个十进制数一直除二,看它的余数。

 2.2.二进制转8进制和16进制

2.2.1  转8进制

首先介绍一下八进制,顾名思义,逢八进一,和十进制不同,八进制有个特点,由于8是2的三次方,所以这里提供一种特别的方式来进行转换:

我们将二进制数每三位分成一位,然后将每一位换算成0~7的数字,如上图,011就换成了3,101换成了5,前面不够三位,也是直接换,01换成1。所以二进制数01101011,换成八进制就是0153。

注意,八进制数前面要加上0,代表其为八进制数。

2.2.2  转16进制

16为2的4次方,依据刚刚八进制的转换,相信大家能猜到16进制怎么换了——分四位。

而有人问了,我认识的数字最多就0~9,剩下的不够怎么办。

我们在十六进制中,用a表示10,b表示11...,一直到f表示15。

注意,十六进制数前面要加上0x。所以上述二进制数01101011,换成十六进制就是0x6b。 

三、原码、反码、补码

整数的二进制表示方法一共有三种:原码、反码、补码。

有符号整形的三种表示方法都分为两个部分:符号位和数值位。其中符号位为最高的一位,它以1表示负,0表示正。

正整数的原反补都相同。

而负整数则需要计算。

原码:直接将数值按照正负数的形式转换为二进制得到的就是原码。

反码:原码的符号位不变,其它位均取反即可得到反码。(取反就是0变成1,1变成0)。

补码:反码+1就是补码。

补码变到原码有两种方式:

1.先减一再取反     2.先取反再加一

对于整形来说,数据存放内存中的其实是补码。

 

这是因为,在计算机系统中,数值⼀律⽤补码来表示和存储。原因在于,使⽤补码,可以将符号位和数值域统⼀处理;同时,加法和减法也可以统⼀处理(CPU只有加法器)此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。

前面铺垫了这么多,接下来终于可以开始正题了,我们开始介绍操作符。

四、移位操作符

 移位操作符分为左移操作符(<<)右移操作符(>>)。这里要注意的是,我们使用移位操作符只能操作整数。

4.1.左移操作符(<<)

操作规则:左边抛弃,右边补0

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int n = num<<1;printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}

运行结果:

4.2.右移操作符(>>)

操作规则:右移运算分两种,逻辑右移和算数右移,这个是根据编译器来决定的,大部分通常是算数右移

1.逻辑右移,左边填0,右边丢弃

2.算数右移,左边用原符号位填充,右边丢弃

 对于移位操作符,不要移动负数位,因为这个属于标准未定义。

int num = 10;
num>>-1;//error

五、位操作符

位操作符一共有四个:

1. &   // 按位与

2. |    // 按位或

3. ^   // 按位异或

4. ~   // 按位取反

所有位操作符所操作的都是补码 

5.1.按位与(&)

口诀: 见0为0,同1为1

00000000000000000000000000000011 3的补码10000000000000000000000000000101 -5的原码
11111111111111111111111111111010 -5的反码
11111111111111111111111111111011 -5的补码00000000000000000000000000000011
11111111111111111111111111111011  见0为0,同1为1
00000000000000000000000000000011 补码所以3 & -5的结果为3

5.2.按位或(|)

口诀: 同0为0,见1为1

00000000000000000000000000000011 3的补码10000000000000000000000000000101 -5的原码
11111111111111111111111111111010 -5的反码
11111111111111111111111111111011 -5的补码00000000000000000000000000000011
11111111111111111111111111111011  同0为0,见1为1
11111111111111111111111111111011 补码
10000000000000000000000000000100 取反
10000000000000000000000000000101 加一所以3 | -5的结果为-5

5.3.按位异或(^)

口诀:相同为0,不同为1

00000000000000000000000000000011 3的补码10000000000000000000000000000101 -5的原码
11111111111111111111111111111010 -5的反码
11111111111111111111111111111011 -5的补码00000000000000000000000000000011
11111111111111111111111111111011  相同为0,不同为1
11111111111111111111111111111000  补码
10000000000000000000000000000111  取反
10000000000000000000000000001000  加一所以3 ^ -5的结果为-8

5.4.按位取反(~)

没啥口诀,顾名思义即可。

int a = 0;
int b = ~a;00000000000000000000000000000000  a的补码
11111111111111111111111111111111  按位取反,得到补码
10000000000000000000000000000000  取反
10000000000000000000000000000001  加一故b的值为-1

未完待续...

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