bitset用法：16进制输出成2进制、获取16位2进制某个区间的值、改变16位2进制某个区间的值
简介
std::bitset 是C++标准库中的一个类模板，用于表示固定大小的位序列。
template ;
bitset,从名字就可以看出来,是一个(比特)二进制(0和1)的集合
std::bitset 模板类定义在 头文件中，并接受一个模板参数 N，表示位集的大小。
例如:
bitset在内存中是以4或8个字节为单位存储的
sizeof(bitset<1>) 1位的时候占4个字节
sizeof(bitset<32>) 32位的时候占4个字节
sizeof(bitset<33>) 33位的时候占8个字节
sizeof(bitset<65>) 65位的时候占个16字节 (2倍增长动态分配内存空间的机制在计算机中很常见,c++的vector内存也是这样)
它提供了一种方便且高效的方式来处理位操作。
std::bitset 提供了许多成员函数和操作符，用于处理位序列。以下是一些常用的成员函数和操作符：
构造函数
bitset()：创建一个所有位都设置为0的位集。
bitset(unsigned long long val)：创建一个位集，并将其初始化为给定的无符号长长整数值。
bitset(const std::string& str)：创建一个位集，并将其初始化为给定的二进制字符串（只包含 ‘0’ 和 ‘1’）。
示例：
- 构造
bitset<10> a; //a:0000000000
- 用一个数值初始化
(1)当用一个数值去构造的时候，其实就是将数值在内存中的存储方式显示出来。(数值在内存中是以补码形式存储的)
(2)若bitset的位数n小于数值的位数,只取数值(小端的)前n位初始化给bitset
bitset<4> a(-16); //-16的补码为11111111.....10000,a有4位,因此a:0000
bitset<5> a(17); //17的补码为00000000.....10001,a有5位,因此a:10001
bitset<6> a(-8); //-8的补码为 11111111.....11000,a有6位,因此a:111000
bitset<7> a(8); //8的补码为 00000000.....01000,a有7位,因此a:0001000
- 用字符串string 或者 char[]初始化
//以string为例,char[]与其用法相同
string b = "100101111"; //这里特别注意，bitset的size和字符串长度不匹配的时候如何构造
bitset<3> a(b); //a:100 //当bitset的size小于等于字符串长度，取字符串的前size位
bitset<6> a(b); //a:100101
bitset<9> a(b); //a:100101111
bitset<12> a(b); //a:000100101111 //当bitset的size大于字符串长度，进行补零
成员函数
size()：返回位集的大小（位数）。
count()：返回位集中设置为1的位的数量。
any()：检查位集中是否有任何位设置为1。
none()：检查位集中是否所有位都设置为0。
set()：将位集中的特定位设置为1。
reset()：将位集中的特定位设置为0。
flip()：翻转位集中的特定位（0变为1，1变为0）。
to_ulong()：将位集转换为无符号长整型。
to_ullong()：将位集转换为无符号长长整型。
to_string()：将位集转换为二进制字符串表示。
示例：
count()返回bitset中 1 的个数
// 成员函数声明
size_t count() const;
// 用例
bitset<6> a("011101");
cout << a.count() // 4
size()返回size大小
// 成员函数声明
size_t size() const;
// 用例：
bitset<6> a("011101");
cout << a.size(); // 6
test()返回某一位(下标)是否为1
// 成员函数声明
bool test (size_t pos) const;
// 用例：
bitset<6> a("011101");
cout << a.test(0) << endl; //1 (true)
cout << a.test(1) << endl; //0 (false)
cout << a.test(5) << endl; //0 (false)
any()只要有一位是1,就返回true,否则返回false
//成员函数声明
bool any() const;
//用例：
cout << bitset<4>("0001").any() << endl; //1 (true)
cout << bitset<4>("0000").any() << endl; //0 (false)
none()若全为0,返回true,否则返回false
// 成员函数声明
bool none() const;
// 用例：
cout << bitset<4>("0000").none() << endl; //1 (true)
cout << bitset<4>("0001").none() << endl; //0 (false)
all()若全为1,返回true,否则返回false
// 成员函数声明
bool all() const noexcept;
// 用例：
cout << bitset<4>("1111").all() << endl; //1 (true)
cout << bitset<4>("1101").all() << endl; //0 (false)
set()全部置1,或者某一位置1或0
// 成员函数声明
bitset& set() noexcept;
//用例：
// 1.全部置1
bitset<6> a("011101");
a.set();
cout << a << endl; //输出:111111
// 2.set也可以指定参数,第一个参数是索引,第二个true表示置1,false表示置0
bitset& set (size_t pos, bool val = true);
//
bitset<6> a("011101");
a.set(0,0);
a.set(5,1);
cout << a << endl; //输出:111100
reset()· 全部置0,或者某一位置0
//成员函数声明
bitset& reset();
bitset& reset (size_t pos);
// 用例：
bitset<6> a("011100");
a.reset();
cout << a << endl; //输出:000000
// 可以指定参数,单独将某一位置0
bitset<6> a("011100");
a.reset(0);
cout << a << endl; //输出:011101
flip()全部取反,或者某一位取反
// 成员函数声明
bitset& flip();
bitset& flip (size_t pos);
// 用例：
bitset<6> a("011100");
a.flip();
cout << a << endl; //输出:100011
// 可以指定参数,单独将某一位取反
bitset<6> a("011100");
a.flip(0);
a.flip(1);
cout << a << endl; //输出:011111
to_string()转换为字符串
bitset<6> a("011100");
auto x = a.to_string();
cout << x ; // 011100
to_ulong()转换为无符号long类型
bitset<6> a("011101");
auto x = a.to_ulong();
cout << x ; // 输出:29 1 + 4 + 8 + 16 = 29
to_ullong()转换为无符号long long类型
bitset<6> a("011101");
auto x = a.to_ullong(); //同上
cout << x ; //29
操作符
位操作符（如 &、|、^、~）：执行按位与、或、异或和取反操作。
比较操作符（如 ==、!=、<、<=、>、>=）：比较两个位集的值。
示例：
运算符重载[],支持下标从0开始访问,与数组类似
注意 :下标小的是小端
bitset<4> a; //a:0000(默认构造函数)
a[0] = 1;
a[2] = 1;
//a:0101
bitset<7> b("1001101");
for (int i = 0; i < 7; i++)
cout << b[i] << ' ';//输出:1011001
基本示例
下面是一个简单的示例，介绍如何使用 std::bitset：
#include 输出结果
Size: 8
Count: 4
Modified bitset: 10100010
bieset进阶示例
使用一定包含头文件
#include 将16进制转换成2进制
示例：
{
unsigned int hexNum = 0xa;
qDebug().noquote() << "[" << __FILE__ << __LINE__ << "]" << "原始值: " << hexNum;
// 将int类型的16进制数转换为unsigned long类型
unsigned long ulHexNum = hexNum;
// 使用unsigned long类型的数创建一个std::bitset<16>
std::bitset<16> bitsetHexNum(ulHexNum);
// 输出bitset
std::cout << u8"int to Bitset: " << bitsetHexNum << std::endl;
}
输出结果
[ ..\untitled36\mainwindow.cpp 16 ] 原始值: 10
int to Bitset: 0000000000001010
获取16位(自定义位数)2进制某个区间的值
示例：
{
// 创建一个16位的二进制数
std::bitset<16> binaryNum("1101001010101010");
// 创建一个掩码，其中的第3-7位为1，其余为0
std::bitset<16> mask;
// 注意，bitset的下标是从0开始的，所以第3位对应下标2
for(int i = 2; i < 7; ++i) {
mask.set(i, true);
}
std::cout << "3-7bit mask: " << mask << std::endl;
// 应用掩码，得到结果
std::bitset<16> result = binaryNum & mask;
// 输出结果
std::cout << "get 3-7 bit Result: " << result << std::endl;
}
输出结果
3-7bit mask: 0000000001111100
get 3-7 bit Result: 0000000000101000
改变32位(自定义位数)2进制某个区间的值
示例：
{
// 原始32位二进制数（默认全是0）
unsigned int binaryNum = 0xffffffff;
// 要设置的ushort数值
unsigned short num = 0x15;
// 将num左移以匹配目标位置（第5-10位）
unsigned int shiftedNum = num << 5;
// 创建一个掩码，覆盖目标位（第5-10位为1，其余为0）
unsigned int mask = (1 << 10) - (1 << 5);
std::cout << "5-10 mask: " << std::bitset<32>(mask) << std::endl;
binaryNum &= ~mask;
std::cout << "5-10 binaryNum: " << std::bitset<32>(binaryNum) << std::endl;
// 将掩码与原始二进制数进行按位或运算以设置新的值
binaryNum |= (shiftedNum & mask);
std::cout << "change 5-10 Result: " << std::bitset<32>(binaryNum) << std::endl;
}
输出结果
5-10 mask: 00000000000000000000001111100000
5-10 binaryNum: 11111111111111111111110000011111
change 5-10 Result: 11111111111111111111111010111111
至此。