简介
- C++
标准库
C++ 标准库
<bitset> 标准库是 C++ 中用于处理固定大小位集的头文件。它提供了 std::bitset 类模板，用于表示固定长度的位序列，并允许对其进行操作。
std::bitset 类
std::bitset 是一个固定大小的位集容器。它允许你以比特的形式存储和操作位（0 或 1）。
基本操作
- 构造函数: 可以使用多种方式初始化
std::bitset。1 2 3
std::bitset<8> bits1; // 初始化一个包含8位的位集，默认所有位都是0 std::bitset<8> bits2(42); // 使用整数初始化位集 std::bitset<8> bits3("10101010"); // 使用字符串表示初始化位集
- 位操作: 可以执行位操作如设置、清除、翻转和获取位的值。
1 2 3 4
bits1.set(3, true); // 设置第3位为1 bits2.reset(4); // 清除第4位 bits3.flip(1); // 翻转第1位的值 bool value = bits1.test(2); // 获取第2位的值
- 转换与访问: 可以将位集转换为其他数据类型或者访问其内部表示。
1 2
unsigned long ulong_val = bits1.to_ulong(); // 将位集转换为无符号长整型 std::string str_val = bits2.to_string(); // 将位集转换为字符串表示
-
运算符重载:
std::bitset支持多种位运算符的重载，例如&、|、^等，可以进行位与、位或和位异或等操作。 - 大小和操作:
std::bitset提供了一些成员函数来获取位集的大小和进行操作，如size()返回位集的大小，count()返回位集中设置为 1 的位的数量。
限制和注意事项
std::bitset的大小必须在编译时确定，并且是固定的。- 对于大尺寸的位集，可能会占用较多的内存空间。
这个标准库头文件 <bitset> 提供了一些简单而强大的功能，可用于位级操作和处理。使用 std::bitset 可以方便地进行位操作，这在一些需要位级别控制的情况下非常有用。
C++ 标准库 详解
<bitset> 是 C++ 标准库中用于处理固定大小位集合的头文件。它提供了 std::bitset 类，用于表示固定长度的位序列，并允许对其进行各种操作。以下是 <bitset> 标准库的详细解释：
std::bitset 类
std::bitset 是一个固定大小的位集容器，每个位的状态可以是 0 或 1。它提供了许多函数和操作符，允许对位集进行各种操作。
构造函数
- 默认构造函数:
std::bitset可以使用默认构造函数创建，位集中的所有位都被初始化为 0。1
std::bitset<8> bits1; // 初始化一个包含8位的位集，默认所有位都是0
- 整数和字符串构造函数:
std::bitset可以使用整数或字符串来初始化。1 2
std::bitset<8> bits2(42); // 使用整数初始化位集 std::bitset<8> bits3("10101010"); // 使用字符串表示初始化位集
位操作
std::bitset 提供了一系列用于位操作的成员函数：
- set(): 将指定位置的位设置为指定值。
1
bits1.set(3, true); // 设置第3位为1
- reset(): 将指定位置的位重置为0。
1
bits2.reset(4); // 清除第4位
- flip(): 翻转指定位置的位。
1
bits3.flip(1); // 翻转第1位的值
- test(): 检查指定位置的位。
1
bool value = bits1.test(2); // 获取第2位的值
转换和访问
std::bitset 支持将位集转换为其他类型，并访问其内部表示：
- to_ulong(): 将位集转换为无符号长整型。
1
unsigned long ulong_val = bits1.to_ulong(); // 将位集转换为无符号长整型
- to_string(): 将位集转换为字符串表示。
1
std::string str_val = bits2.to_string(); // 将位集转换为字符串表示
运算符重载
std::bitset 支持多种位运算符的重载，如 &、|、^ 等，可以进行位与、位或和位异或等操作。
其他操作
- size(): 获取位集的大小。
1
size_t size = bits1.size(); // 获取位集的大小
- count(): 获取位集中设置为 1 的位的数量。
1
size_t count = bits2.count(); // 获取位集中设置为1的位的数量
std::bitset 在进行位级操作时非常有用，它提供了一种简单且高效的方式来处理固定大小的位序列。通过这个类，可以执行各种位操作，如设置、清除、翻转和获取位的值，以及进行位级运算等。
C++ 标准库 常用的类和函数
在 <bitset> 标准库中，最主要和常用的类就是 std::bitset。这个类提供了一系列方法和操作符，用于处理固定大小的位集合。以下是 std::bitset 常用的一些类成员函数和操作符：
std::bitset 常用的成员函数：
构造函数：
std::bitset<size>：默认构造函数，创建一个包含size位的位集，默认所有位都是0。
操作函数：
set(pos, value)：将指定位置pos的位设置为value。reset(pos)：将指定位置pos的位重置为0。flip(pos)：翻转指定位置pos的位。
查询函数：
test(pos)：检查指定位置pos的位。
转换函数：
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()：将位集转换为字符串表示。
运算符重载：
std::bitset 支持多种位运算符的重载，可以进行位与 &、位或 |、位异或 ^ 等操作。
示例用法：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits; // 创建一个8位的位集，默认所有位都是0
bits.set(3, true); // 设置第3位为1
bits.reset(4); // 清除第4位
bits.flip(1); // 翻转第1位的值
bool value = bits.test(2); // 获取第2位的值
unsigned long ulong_val = bits.to_ulong(); // 将位集转换为无符号长整型
std::string str_val = bits.to_string(); // 将位集转换为字符串表示
std::cout << "Bitset: " << bits << std::endl;
std::cout << "Value at position 2: " << value << std::endl;
std::cout << "Converted to unsigned long: " << ulong_val << std::endl;
std::cout << "Converted to string: " << str_val << std::endl;
return 0;
}
这个示例展示了 std::bitset 的常用函数和运算符的用法。你可以使用这些方法来进行位级操作，查询位的值，将位集转换为其他类型等操作。
std::bitset
std::bitset 是 C++ 标准库中用于表示固定大小位集的类。它允许你以位（0 或 1）的形式存储和操作固定长度的二进制数据。
特点和功能：
-
固定长度的位集合：
std::bitset表示一个固定大小的位序列，位的数量在编译时即确定。 -
初始化方式： 可以使用整数、字符串或默认构造函数来初始化
std::bitset对象。1 2 3
std::bitset<8> bits1; // 初始化一个包含8位的位集，默认所有位都是0 std::bitset<8> bits2(42); // 使用整数初始化位集 std::bitset<8> bits3("10101010"); // 使用字符串表示初始化位集
-
位操作函数： 提供了一系列的函数来操作位，如设置、清除、翻转和检查位的状态。
1 2 3 4
bits1.set(3, true); // 设置第3位为1 bits2.reset(4); // 清除第4位 bits3.flip(1); // 翻转第1位的值 bool value = bits1.test(2); // 获取第2位的值
-
转换函数： 可以将位集转换为其他数据类型，如整数或字符串。
1 2
unsigned long ulong_val = bits1.to_ulong(); // 将位集转换为无符号长整型 std::string str_val = bits2.to_string(); // 将位集转换为字符串表示
-
位运算符重载： 支持多种位运算符的重载，如
&、|、^等，可以进行位与、位或和位异或等操作。
示例用法：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits; // 创建一个8位的位集，默认所有位都是0
bits.set(3, true); // 设置第3位为1
bits.reset(4); // 清除第4位
bits.flip(1); // 翻转第1位的值
bool value = bits.test(2); // 获取第2位的值
unsigned long ulong_val = bits.to_ulong(); // 将位集转换为无符号长整型
std::string str_val = bits.to_string(); // 将位集转换为字符串表示
std::cout << "Bitset: " << bits << std::endl;
std::cout << "Value at position 2: " << value << std::endl;
std::cout << "Converted to unsigned long: " << ulong_val << std::endl;
std::cout << "Converted to string: " << str_val << std::endl;
return 0;
}
这个示例展示了 std::bitset 的常用功能。通过 std::bitset，你可以轻松进行位级操作，并将位集转换为其他数据类型，如整数或字符串。
std::bitset::set
std::bitset::set 是 std::bitset 类中的一个成员函数，用于设置位集中指定位置的位为指定的值（0 或 1）。
函数签名：
1
void set(size_t pos, bool value = true);
参数：
pos：要设置的位的位置，从 0 开始计数。value：要设置的值，默认为true，表示设置该位为 1；若设置为false，则表示设置该位为 0。
功能：
set函数用于将std::bitset中指定位置pos的位设置为指定的值value。当value被设置为true时，默认将该位设置为 1；当value被设置为false时，则将该位设置为 0。
示例：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits; // 创建一个8位的位集，默认所有位都是0
bits.set(3); // 设置第3位为1
bits.set(4, false); // 设置第4位为0
std::cout << "Bitset after setting bit 3 and clearing bit 4: " << bits << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，bits.set(3) 将第3位设置为1，bits.set(4, false) 将第4位设置为0。最终输出位集中的状态。
std::bitset::reset
std::bitset::reset 是 std::bitset 类中的一个成员函数，用于将位集中指定位置的位重置为 0。
函数签名：
1
void reset(size_t pos);
参数：
pos：要重置的位的位置，从 0 开始计数。
功能：
reset函数将std::bitset中指定位置pos的位重置为 0。
示例：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits; // 创建一个8位的位集，默认所有位都是0
bits.set(3); // 设置第3位为1
bits.reset(4); // 清除第4位
std::cout << "Bitset after setting bit 3 and clearing bit 4: " << bits << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，bits.set(3) 将第3位设置为1，bits.reset(4) 清除（重置为0）了第4位。最终输出位集中的状态。
std::bitset::flip
std::bitset::flip 是 std::bitset 类中的一个成员函数，用于翻转位集中指定位置的位（将 0 变为 1，将 1 变为 0）。
函数签名：
1
void flip(size_t pos);
参数：
pos：要翻转的位的位置，从 0 开始计数。
功能：
flip函数将std::bitset中指定位置pos的位进行翻转，即将 0 变为 1，将 1 变为 0。
示例：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits; // 创建一个8位的位集，默认所有位都是0
bits.set(3); // 设置第3位为1
bits.flip(4); // 翻转第4位
std::cout << "Bitset after setting bit 3 and flipping bit 4: " << bits << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，bits.set(3) 将第3位设置为1，bits.flip(4) 对第4位进行翻转操作。最终输出位集中的状态。
std::bitset::test
std::bitset::test 是 std::bitset 类中的一个成员函数，用于检查位集中指定位置的位的状态。
函数签名：
1
bool test(size_t pos) const;
参数：
pos：要检查的位的位置，从 0 开始计数。
返回值：
bool：如果指定位置pos的位为 1，则返回true；如果为 0，则返回false。
功能：
test函数用于检查std::bitset中指定位置pos的位的状态。
示例：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits("10101010"); // 初始化一个8位的位集
bool value1 = bits.test(2); // 获取第2位的值
bool value2 = bits.test(5); // 获取第5位的值
std::cout << "Value at position 2: " << value1 << std::endl;
std::cout << "Value at position 5: " << value2 << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，bits 是一个包含 8 位的位集。bits.test(2) 检查第2位的值，bits.test(5) 检查第5位的值，并将结果输出。
std::bitset::to_ulong
std::bitset::to_ulong 是 std::bitset 类中的一个成员函数，用于将位集转换为对应的无符号长整型（unsigned long）数值。
函数签名：
1
unsigned long to_ulong() const noexcept;
返回值：
unsigned long：位集表示的无符号长整型数值。
功能：
to_ulong函数用于将std::bitset中存储的二进制位序列转换为对应的无符号长整型数值。这个函数会将位集中的二进制位转换为对应的整数值。
注意事项：
- 如果
std::bitset的大小超过了unsigned long的位数，将会抛出std::overflow_error异常。
示例：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits("10101010"); // 初始化一个8位的位集
unsigned long ulong_val = bits.to_ulong(); // 将位集转换为无符号长整型数值
std::cout << "Converted to unsigned long: " << ulong_val << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，bits 是一个包含 8 位的位集。bits.to_ulong() 将位集转换为对应的无符号长整型数值，并将结果输出。
std::bitset::to_string
std::bitset::to_string 是 std::bitset 类中的一个成员函数，用于将位集转换为对应的字符串表示形式。
函数签名：
1
std::string to_string() const noexcept;
返回值：
std::string：表示位集的字符串。
功能：
to_string函数用于将std::bitset中存储的二进制位序列转换为字符串表示形式。这个函数会返回一个字符串，其中包含了位集的二进制表示。
示例：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits("10101010"); // 初始化一个8位的位集
std::string str_val = bits.to_string(); // 将位集转换为字符串表示形式
std::cout << "Converted to string: " << str_val << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，bits 是一个包含 8 位的位集。bits.to_string() 将位集转换为对应的字符串表示，并将结果输出。
std::bitset::size
std::bitset::size 是 std::bitset 类中的一个成员函数，用于获取位集的大小，即位集中包含的位数。
函数签名：
1
constexpr size_t size() const noexcept;
返回值：
size_t：位集中包含的位数。
功能：
size函数用于获取std::bitset中包含的位数，即位集的大小。返回值为size_t类型，表示位集中的位数。
示例：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits; // 创建一个8位的位集
size_t bits_size = bits.size(); // 获取位集的大小
std::cout << "Size of the bitset: " << bits_size << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，bits 是一个包含 8 位的位集。bits.size() 获取位集的大小，并将结果输出。
std::bitset::count
std::bitset::count 是 std::bitset 类中的一个成员函数，用于计算位集中被设置为 1 的位的数量。
函数签名：
1
constexpr size_t count() const noexcept;
返回值：
size_t：位集中被设置为 1 的位的数量。
功能：
count函数用于计算std::bitset中被设置为 1 的位的数量，即统计位集中值为 1 的位的个数。
示例：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
std::bitset<8> bits("10101010"); // 初始化一个8位的位集
size_t count_of_ones = bits.count(); // 计算位集中被设置为1的位的数量
std::cout << "Count of ones in the bitset: " << count_of_ones << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，bits 是一个包含 8 位的位集。bits.count() 统计位集中被设置为 1 的位的数量，并将结果输出。