C++ 标准模板库（STL）——bitset的使用

目录

一、问题

二、定义和初始化

三、访问元素

四、修改元素

五、成员函数

1、count()函数

2、size()函数

3、test()函数

4、any()函数

5、none()函数

6、all()函数

7、to_string()函数

8、to_ulong() 和 to_ullong()

六、运算符

七、总结

一、问题

std::bitset 是 C++ 标准模板库（STL）中的一个模板类，用于表示和操作固定大小的二进制序列（即一组位）。std::bitset 提供了一些成员函数和运算符，使得对二进制数据的操作变得非常方便。以下是对 std::bitset 的详细使用

二、定义和初始化

1、std::bitset 的定义需要指定一个大小（即位数）

#include <bitset>
#include <iostream>

int main()
{
    std::bitset<8> bset; // 定义一个8位的bitset
    return 0;
}

2、默认构造函数

std::bitset<8> bset; // bset = 00000000

3、使用整数初始化

// bset1 = 00001100 (12的二进制表示)
std::bitset<8> bset1(12); 

4、使用字符串初始化

字符串中的字符必须是 '0' 或 '1'。

// bset2 = 00001100
std::bitset<8> bset2("1100");

三、访问元素

访问单个位：使用 operator[] 访问某个位，返回值是一个 std::bitset::reference 对象，该对象可以自动转换为 bool 值。

std::bitset<8> bset(12); // bset = 00001100
bool bit = bset[2]; // bit = 1 (从右往左数，第3位)

四、修改元素

通过 operator[] 返回的 std::bitset::reference 对象，可以直接修改位。

bset[2] = 0; // bset = 00001000

五、成员函数

1、count()函数

返回二进制表示中值为1的位的数量

std::bitset<8> bset(12); // bset = 00001100
std::cout << bset.count() << std::endl; // 输出 2

2、size()函数

返回 bitset 的大小（位数）

std::cout << bset.size() << std::endl; // 输出 8

3、test()函数

测试某个位是否为1

bool bit_status = bset.test(2); // 测试第3位是否为1
std::cout << bit_status << std::endl; // 输出 0

4、any()函数

检查是否有任何位为1

std::bitset<8> bset3(0); // 所有位都是0
std::cout << bset3.any() << std::endl; // 输出 0 (false)

5、none()函数

检查是否所有位都为0

std::cout << bset3.none() << std::endl; // 输出 1 (true)

6、all()函数

检查是否所有位都为1

std::bitset<8> bset4(255); // bset4 = 11111111
std::cout << bset4.all() << std::endl; // 输出 1 (true)

7、to_string()函数

返回 bitset 的二进制表示，以字符串形式

std::string str = bset.to_string(); // str = "00001000"
std::cout << str << std::endl;

8、to_ulong() 和 to_ullong()

返回 bitset 的无符号长整型或无符号长长整型表示（仅当 bitset 的大小适合时才有效）

unsigned long val = bset.to_ulong(); // val = 8
std::cout << val << std::endl;

六、运算符

std::bitset 支持一些常见的位运算符，如 &（按位与）、|（按位或）、^（按位异或）、~（按位取反）、<<（左移）、>>（右移）、==（等于）、!=（不等于）。

std::bitset<8> bset1(12); // bset1 = 00001100
std::bitset<8> bset2(5);  // bset2 = 00000101

std::bitset<8> bset3 = bset1 & bset2; // bset3 = 00000100
std::bitset<8> bset4 = bset1 | bset2; // bset4 = 00001101
std::bitset<8> bset5 = bset1 ^ bset2; // bset5 = 00001001
std::bitset<8> bset6 = ~bset1;        // bset6 = 11110011
std::bitset<8> bset7 = bset1 << 2;    // bset7 = 00110000
std::bitset<8> bset8 = bset1 >> 2;    // bset8 = 00000011

七、总结

std::bitset 提供了一种非常方便的方式来表示和操作固定大小的二进制数据。它提供了丰富的成员函数和运算符，使得对二进制数据的操作变得直观和高效。