412      阿裏雲  技術社區[雲棲]

std::bitset

[轉]https://www.cnblogs.com/bless/archive/2008/08/10/1264549.html

有些程序要處理二進製位的有序集，每個位可能包含的是0（關）或1（開）的值。位是用來保存一組項或條件的yes/no信息（有時也稱標誌）的簡潔方法。標準庫提供了bitset類使得處理位集合更容易一些。要使用bitset類就必須要包含相關的頭文件。在本書提供的例子中，假設都使用了std::bitset的using聲明：

3.5.1 bitset的定義和初始化

表3-6列出了bitset的構造函數。類似於vector，bitset類是一種類模板；而與vector不一樣的是bitset類型對象的區別僅在其長度而不在其類型。在定義bitset時，要明確bitset含有多少位，須在尖括號內給出它的長度值：

bitset<32> bitvec; //32位，全為0。

給出的長度值必須是常量表達式（2.7節）。正如這裏給出的，長度值必須定義為整型字麵值常量或是已用常量值初始化的整數類型的const對象。

這條語句把bitvec定義為含有32個位的bitset對象。和vector的元素一樣，bitset中的位是沒有命名的，程序員隻能按位置來訪問它們。位集合的位置編號從0開始，因此，bitvec的位序是從0到31。以0位開始的位串是低階位（low-order bit），以31位結束的位串是高階位(high-order bit)。

bitset<n> b;
b有n位，每位都為0

bitset<n> b(u);
b是unsigned long型u的一個副本

bitset<n> b(s);
b是string對象s中含有的位串的副本

bitset<n> b(s, pos, n);
b是s中從位置pos開始的n個位的副本

1. 用unsigned值初始化bitset對象

當用unsigned long值作為bitset對象的初始值時，該值將轉化為二進製的位模式。而bitset對象中的位集作為這種位模式的副本。如果bitset類型長度大於unsigned long值的二進製位數，則其餘的高階位置為0；如果bitet類型長度小於unsigned long值的二進製位數，則隻使用unsigned值中的低階位，超過bitet類型長度的高階位將被丟棄。

在32位unsigned long的機器上，十六進製值0xffff表示為二進製位就是十六個1和十六個0（每個0xf可表示為1111）。可以用0xffff初始化bitset對象：

// bitvec1 is smaller than the initializer

bitset<16> bitvec1(0xffff); // bits 0 ... 15 are set to 1

// bitvec2 same size as initializer

bitset<32> bitvec2(0xffff); // bits 0 ... 15 are set to 1; 16 ... 31 are 0

// on a 32-bit machine, bits 0 to 31 initialized from 0xffff

bitset<128> bitvec3(0xffff); // bits 32 through 127 initialized to zero

上麵的三個例子中，0到15位都置為1。由於bitvec1位數少於unsigned long的位數，因此bitvec1的初始值的高階位被丟棄。bitvec2和unsigned long長度相同，因此所有位正好放置了初始值。bitvec3長度大於32，31位以上的高階位就被置為0。

2. 用string對象初始化bitset對象

當用string對象初始化bitset對象時，string對象直接表示為位模式。從string對象讀入位集的順序是從右向左：

string strval("1100");

bitset<32> bitvec4(strval);

bitvec4的位模式中第2和3的位置為1，其餘位置都為0。如果string對象的字符個數小於bitset類型的長度，則高階位將置為0。

string對象和bitset對象之間是反向轉化的：string對象的最右邊字符（即下標最大的那個字符）用來初始化bitset對象的低階位（即下標為0的位）。當用string對象初始化bitset對象時，記住這一差別很重要。

不一定要把整個string對象都作為bitset對象的初始值。相反，可以隻用某個子串作為初始值：

string str("1111111000000011001101");

bitset<32> bitvec5(str, 5, 4); // 4 bits starting at str[5], 1100

bitset<32> bitvec6(str, str.size() - 4); // use last 4 characters

這裏用str中從str[5]開始包含四個字符的子串來初始化bitvec5。照常，初始化bitset對象時總是從子串最右邊結尾字符開始的，bitvec5的從0到3的二進製位置為1100，其他二進製位都置為0。如果省略第三個參數則意味著取從開始位置一直到string末尾的所有字符。本例中，取出str末尾的四位來對bitvec6的低四位進行初始化。bitvec6其餘的位初始化為0。這些初始化過程的圖示如下：

多種bitset操作（表3-7）用來測試或設置bitset對象中的單個或多個二進製位：

表3-7 bitset操作
b.any()
b中是否存在置為1的二進製位？

b.none()
b中不存在置為1的二進製位嗎？

b.count()
b中置為1的二進製位的個數

b.size()
b中二進製位的個數

b[pos]
訪問b中在pos處的二進製位

b.test(pos)
b中在pos處的二進製位是否為1？

b.set()
把b中所有二進製位都置為1

b.set(pos)
把b中在pos處的二進製位置為1

b.reset()
把b中所有二進製位都置為0

b.reset(pos)
把b中在pos處的二進製位置為0

b.flip()
把b中所有二進製位逐位取反

b.flip(pos)
把b中在pos處的二進製位取反

b.to_ulong()
用b中同樣的二進製位返回一個unsigned long值

os << b
把b中的位集輸出到os流

1. 測試整個bitset對象

如果bitset對象中有一個或多個二進製位置為1，則any操作返回true，也就是說，其返回值等於1;相反，如果bitset對象中的二進製位全為0,則none操作返回true。

bitset<32> bitvec; // 32 bits, all zero

bool is_set = bitvec.any(); // false, all bits are zero

bool is_not_set = bitvec.none(); // true, all bits are zero

如果需要知道置為1的二進製位的個數，可以使用count操作，該操作返回置為1的二進製位的個數：

size_t bits_set = bitvec.count(); // returns number of bits that are on

count操作的返回類型是標準庫中命名為size_t的類型。size_t類型定義在cstddef頭文件中，該文件是C標準庫的頭文件stddef.h的C++版本。它是一個與機器相關的unsigned類型，大小可以保證存儲內存中對象。

與vector和string中的size操作一樣，bitset的size操作返回bitset對象中二進製位的個數，返回值的類型是size_t:

size_t sz = bitvec.size(); // returns 32

2. 訪問bitset對象中的位

可以用下標操作符來讀或寫某個索引位置的二進製位，同樣地，也可以用下標操作符測試給定二進製位的值或設置某個二進製位的值：

// assign 1 to even numbered bits

for (int index = 0; index != 32; index += 2)

bitvec[index] = 1;

上麵的循環把bitvec中的偶數下標的位都置為1。

除了用下標操作符，還可以用set、test和reset操作來測試或設置給定二進製位的值：

// equivalent loop using set operation

for (int index = 0; index != 32; index += 2)

bitvec.set(index);

為了測試某個二進製位是否為1，可以用test操作或者測試下標操作符的返回值：

if (bitvec.test(i))

// bitvec[i] is on

// equivalent test using subscript

if (bitvec[i])

// bitvec[i] is on

如果下標操作符測試的二進製位為1，則返回的測試值的結果為true，否則返回false。

3. 對整個bitset對象進行設置

set和reset操作分別用來對整個bitset對象的所有二進製位全置1和全置0：

bitvec.reset(); // set all the bits to 0.

bitvec.set(); // set all the bits to 1

flip操作可以對bitset對象的所有位或個別位按位取反：

bitvec.flip(0); // reverses value of first bit

bitvec[0].flip(); // also reverses the first bit

bitvec.flip(); // reverses value of all bits

4. 獲取bitset對象的值

to_ulong操作返回一個unsigned long值，該值與bitset對象的位模式存儲值相同。僅當bitset類型的長度小於或等於unsigned long的長度時，才可以使用to_ulong操作：

unsigned long ulong = bitvec3.to_ulong();

cout << "ulong = " << ulong << endl;

to_ulong操作主要用於把bitset對象轉到C風格或標準C++之前風格的程序上。如果bitset對象包含的二進製位數超過unsigned long的長度，將會產生運行時異常。本書將在6.13節介紹異常（exception），並在17.1節中詳細地討論它。

5. 輸出二進製位

可以用輸出操作符輸出bitset對象中的位模式：

bitset<32> bitvec2(0xffff); // bits 0 ... 15 are set to 1; 16 ... 31 are 0

cout << "bitvec2: " << bitvec2 << endl;

輸出結果為：

bitvec2: 00000000000000001111111111111111

6. 使用位操作符

bitset類也支持內置的位操作符。C++定義的這些操作符都隻適用於整型操作數，它們所提供的操作類似於本節所介紹的bitset操作。

最後更新：2017-04-02 15:14:56

  上一篇： Same binary weight

  下一篇： Servlet中的監聽器及監聽在線人數實例