C++——bitset

顾名思义，bitset就是比特集合，用于位运算等操作。

固定长度，支持随机访问

同替他模板类一样，bitset的使用方法和其他模板类差别不大

bitset b        b有n位，被默认设置位0，n必须为常量表达式

bitset b(u)    b是unsigned long long 的低n位比特串拷贝，如果超出u的位数，剩余的被设置为0

有时候可能将字符串与比特串之间互相转换，可用到下面的构造函数

bitset b(s, pos, m, zero, one) 

b是string s 从pos位开始m个字符的拷贝s只能包含zero/one， 否则会抛出一个invalid_arguement异常。字符在b中分别保存位zero one. pos默认值为0， m默认为std::string::npos，zero默认为'0', one 默认为'1'

bitset b(cp, pos, m, zero, one)

同上面的构造函数相同，但是从cp指向的字符数组中拷贝字符。如果没有提供m, 则cp必须指向一个C风格的字符串。如果提供了m，则从cp开始必须至少有m个zero/one字符

注意：上述两个构造函数，即接受string或者字符指针的构造函数是explicit的。在新标准中增加了为0和1指定其他字符的功能

演示

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
    const unsigned bit_num = 13;
    bitset<13> b1 (0xbeef);
    for(int i = bit_num -1;i>=0;--i)
        cout << b1[i];
    cout << endl;
    bitset<20> b2 (0xbeff);

    for(int i= 20-1;i>=0;--i)
        cout << b2[i];
    return 0;
}

运行结果

 演示

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
    string bit_string = "1001001100";
    //const unsigned bit_length = bit_string.length(); //error bit_length不能够编译时确定，所以他不是一个常量表达式
    bitset<10> b1 (bit_string); // b1 is 1001001100
    bitset<4> b2(bit_string,5,4,'0','1');
    for(int i = 4-1;i>=0;--i)
    {
        cout << b2[i];
    }
    cout << endl;
    bitset<4> b3(bit_string,bit_string.length()-4);
    for(int i=4-1;i>=0;--i)
    {
        cout << b3[i];
    }
    return 0;
}

 运行结果

可以看出，类似头迭代器和超尾迭代器的规则在bitset的构造时候依然适用 

先介绍一些概念

置位：将某一位设置为1

复位：将某一位设置为0

bitset方法

关于bitset的状态

.any()         是存在置位的二进制返回true

.none()        不存在置位的二进制返回true

.all()           所有位都置位返回true

.count()       返回置位的位数

.size()        一个constexpr函数，返回位数

.test(pos)   pos位为真返回true

关于设置bitset状态的函数

.set(pos,v)        设置pos位为v，v默认值为真值

.set()                无实参的情况下将所有位置位

.reset(pos)        复位pos位

.reset()                无实参的情况下复位所有位

.flip(pos)            切换pos位    

.filp()                   无实参的情况下切换所有位

b[pos]                下标访问

其它功能

返回一个unsigned long / unsigned long long值，如果b中位模式不能放入指定的结果类型，抛出一个overflow_error异常

.to_ulong()        

.to_ullong()

返回一个true为one flase为zero的字符串默认为'1', '0'

.to_string(zero, one)

os << b        将b中的二进制位打印到流os

is >> b         从is流中输入二进制位

演示

用一个bitset来存放10人的成绩及格状况

#include 
#include 
#include 
#define grade_table GT
using namespace std;

int main()
{
    const unsigned stu_num = 10;
    bitset grade_table;
    cin >> grade_table;
    if(GT.none()) //or !GT.any()
        cout << "没有人及格" << endl;
    else
        cout << "一共有" << GT.count() << "人及格" << endl;
    string bit_string = GT.to_string();
    cout << ".to_string()返回了一个比特字符串: " << bit_string << endl;
    cout << "老师大发慈悲，所有人都过了，好耶！" << endl;
    GT.set();
    cout << GT.to_string() << endl;
    GT.reset(1);
    cout << "但是一号小伙得罪了老师，老师没有给他过: " << GT.to_string() << endl;
    cout << "不知道将这个比特串转换为无符号整形有什么意义的操作" << GT.to_ulong();
    return 0;
}

运行结果

可以看见，适用bitset比适用传统的位运算要方便许多，不用我们自己设计mask，不用进行令人头疼的位移操作，甚至输入输出比特串也经为我们定义好了。

一些其他的东西

上面可以看出bitset为了泛型的功能，有着zero和one这两个东西，提供让用户自定义的功能

一些有趣的东西

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main() {
    const string str = "ynynyynnyn";
    bitset<10> b(str, 0, string::npos, 'n', 'y');
    cout << b << endl;
    cout << b.to_string('n','y');
    return 0;
}

 可以猜猜运行的结果时什么

 相关链接

bitset - C++ Reference (cplusplus.com)http://www.cplusplus.com/reference/bitset/bitset/?kw=bitset