C++ bitset 用法和应用

C++的 bitset 在 bitset 头文件中，它是一种类似数组的结构，它的每一个元素只能是０或１，每个元素仅用１bit空间。

下面是具体用法

构造函数

bitset常用构造函数有四种，如下

    bitset<4> bitset1;　　//无参构造，长度为４，默认每一位为０

    bitset<8> bitset2(12);　　//长度为８，二进制保存，前面用０补充

    string s = "100101";
    bitset<10> bitset3(s);　　//长度为10，前面用０补充
    
    char s2[] = "10101";
    bitset<13> bitset4(s2);　　//长度为13，前面用０补充

    cout << bitset1 << endl;　　//0000
    cout << bitset2 << endl;　　//00001100
    cout << bitset3 << endl;　　//0000100101
    cout << bitset4 << endl;　　//0000000010101

注意：

用字符串构造时，字符串只能包含 '0' 或 '1' ，否则会抛出异常。

构造时，需在<>中表明bitset 的大小(即size)。

在进行有参构造时，若参数的二进制表示比bitset的size小，则在前面用０补充(如上面的栗子)；若比bitsize大，参数为整数时取后面部分，参数为字符串时取前面部分(如下面栗子)：

    bitset<2> bitset1(12);　　//12的二进制为1100（长度为４），但bitset1的size=2，只取后面部分，即00

    string s = "100101";　　
    bitset<4> bitset2(s);　　//s的size=6，而bitset的size=4，只取前面部分，即1001

    char s2[] = "11101";
    bitset<4> bitset3(s2);　　//与bitset2同理，只取前面部分，即1110

    cout << bitset1 << endl;　　//00
    cout << bitset2 << endl;　　//1001
    cout << bitset3 << endl;　　//1110

可用的操作符

bitset对于二进制有位操作符，具体如下

    bitset<4> foo (string("1001"));
    bitset<4> bar (string("0011"));

    cout << (foo^=bar) << endl;       // 1010 (foo对bar按位异或后赋值给foo)
    cout << (foo&=bar) << endl;       // 0010 (按位与后赋值给foo)
    cout << (foo|=bar) << endl;       // 0011 (按位或后赋值给foo)

    cout << (foo<<=2) << endl;        // 1100 (左移２位，低位补０，有自身赋值)
    cout << (foo>>=1) << endl;        // 0110 (右移１位，高位补０，有自身赋值)

    cout << (~bar) << endl;           // 1100 (按位取反)
    cout << (bar<<1) << endl;         // 0110 (左移，不赋值)
    cout << (bar>>1) << endl;         // 0001 (右移，不赋值)

    cout << (foo==bar) << endl;       // false (0110==0011为false)
    cout << (foo!=bar) << endl;       // true  (0110!=0011为true)

    cout << (foo&bar) << endl;        // 0010 (按位与，不赋值)
    cout << (foo|bar) << endl;        // 0111 (按位或，不赋值)
    cout << (foo^bar) << endl;        // 0101 (按位异或，不赋值)

此外，可以通过 [ ] 访问元素(类似数组)，注意最低位下标为０，如下：

    bitset<4> foo ("1011");
    
    cout << foo[0] << endl;　　//1
    cout << foo[1] << endl;　　//1
    cout << foo[2] << endl;　　//0

当然，通过这种方式对某一位元素赋值也是可以的，栗子就不放了。

可用函数

bitset还支持一些有意思的函数，比如：

    bitset<8> foo ("10011011");

    cout << foo.count() << endl;　　//5　　（count函数用来求bitset中1的位数，foo中共有５个１
    cout << foo.size() << endl;　　 //8　　（size函数用来求bitset的大小，一共有８位

    cout << foo.test(0) << endl;　　//true　　（test函数用来查下标处的元素是０还是１，并返回false或true，此处foo[0]为１，返回true
    cout << foo.test(2) << endl;　　//false　　（同理，foo[2]为０，返回false

    cout << foo.any() << endl;　　//true　　（any函数检查bitset中是否有１
    cout << foo.none() << endl;　　//false　　（none函数检查bitset中是否没有１
    cout << foo.all() << endl;　　//false　　（all函数检查bitset中是全部为１
    

补充说明一下：test函数会对下标越界作出检查，而通过 [ ] 访问元素却不会经过下标检查，所以，在两种方式通用的情况下，选择test函数更安全一些

另外，含有一些函数：

    bitset<8> foo ("10011011");

    cout << foo.flip(2) << endl;　　//10011111　　（flip函数传参数时，用于将参数位取反，本行代码将foo下标２处"反转"，即０变１，１变０
    cout << foo.flip() << endl;　　 //01100000　　（flip函数不指定参数时，将bitset每一位全部取反

    cout << foo.set() << endl;　　　　//11111111　　（set函数不指定参数时，将bitset的每一位全部置为１
    cout << foo.set(3,0) << endl;　　//11110111　　（set函数指定两位参数时，将第一参数位的元素置为第二参数的值，本行对foo的操作相当于foo[3]=0
    cout << foo.set(3) << endl;　　  //11111111　　（set函数只有一个参数时，将参数下标处置为１

    cout << foo.reset(4) << endl;　　//11101111　　（reset函数传一个参数时将参数下标处置为０
    cout << foo.reset() << endl;　　 //00000000　　（reset函数不传参数时将bitset的每一位全部置为０

同样，它们也都会检查下标是否越界，如果越界就会抛出异常

最后，还有一些类型转换的函数，如下：

    bitset<8> foo ("10011011");

    string s = foo.to_string();　　//将bitset转换成string类型
    unsigned long a = foo.to_ulong();　　//将bitset转换成unsigned long类型
    unsigned long long b = foo.to_ullong();　　//将bitset转换成unsigned long long类型

    cout << s << endl;　　//10011011
    cout << a << endl;　　//155
    cout << b << endl;　　//155

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