实现一个BitArray类：索引器和位操作

System.Collections命名空间下的BitArray相当于一个bool类型的数组bool[]。MSDN用BitArray做例子实现了一个索引器，今天研究了一下这个例子，对原来的实现做了一些改变，将>> 5操作变成了divide 32，敝人以为这样看起来会更直观。
代码如下：

 

public   class  MyBitArray
{
     private   int [] m_Bits;
     private   int  m_Length;
     static   private   const   int  MASK  0x1F ;

     public  MyBitArray( int  length)
    {
         // Comment 1 
        m_Length  =  (length  -   1 )  /   32   +   1 ;  
        m_Bits  =   new   int [m_Length];
    }

     public   bool   this [ int  index] 
    {
         // Comment 2
         get  {  return  (m_Bits[index  /   32 ]  &   1   <<  (index  &  MASK))  !=   0 ; }
           set
        {
             if  (value)
                m_Bits[index  /   32 ]  |=   1   <<  (index  &  MASK);
             else
                m_Bits[index  /   32 ]  &=   ~ ( 1   <<  (index  &  MASK));
        }
    }
}

 

 

Comment 1 ：1个int占用4个字节，可以存储32个bit值。所以实际所需的int数组的长度是所传入length的1/32。length -1 是考虑到边界值32，(32-1)/32 + 1 =1，否则得到的结果是2，而此时只需1个int长度的内存即可。而对边界值0，(0-1)/32 + 1 = 1，也是没有问题的。

Comment 2 ：BitArray中的一系列bit值，可以看做被分段存储在了int元素中，index/32取出了index对应的bit值所在的int元素。再将1移动到合适的位上，进行与/或操作。看起来有点类似内存访问中段和页的概念。

bit在数组内的存储如下:

index的二进制表示其实可以看做被分成了两部分，6..n 这n-5位指示出所需的bit存放在哪个int块之后，1..5这5位恰好能表示0-31这32个数字，指示出bit存在该block的哪个位。
以获取第index位的值为例
第一步，index>>5得到bit所在的int块,也即上图的第k块
第二步，0x1F也即0....011111，因此index&MASK正好得到后5位表示的数字，设为j,
第三步，1 << (index&MASK) 生成一个mask: 0...1...0, 1正好处在第j位
第四步，(m_Bits[index / 32] & 1 << (index&MASK))用上一步生成的mask 0...1...0与第k个int做&操作，从而得到第i位bit的值

 

关于索引器：索引器与property最大的区别在于，property只有set方法带有参数，而indexer的get和set方法都带有默认参数index。另外property可以是static的，索引器当然不行。详细比较请看这里。

关于位操作：通常，当指定移动的位数溢出的时候，位移操作会自动对移动位数取模。这就是为什么上面的set方法中1 << index能将1移动到正确位置的原因。
举例，8 >> 33; 相当于8 >> 1, 结果是4，而不是0。
1 << 32; 相当于1 << 0, 结果还是1。

有意思的是，变量类型为byte或short或int的时候，CLR取模的除数都是32，而不是随数据类型的长度变化。比如：
short b = 1; b <<= 16; 
得到的结果为0. 此时CLR并非对16取模。
但如果数据被定义为long，则取模的除数会自动变成64。
long l = 1; l <<= 32; 得到的值是4294967296，即2^32。