[面試經]STL bitset用法總結

聲明

#include < bitset >

using std::bitset;

bitset的定義和初始化

bitset<32> bitvec; //32位，全為0。

給出的長度值必須是常量表達式。正如這裡給出的，長度值必須定義為整型字面值常量或是已用常量值初始化的整數類型的const對象。

這條語句把bitvec定義為含有32個位的bitset對象。和vector的元素一樣，bitset中的位是沒有命名的，程式員隻能按位置來通路它們。位集合的位置編号從0開始，是以，bitvec的位序是從0到31。以0位開始的位串是低階位（low-order bit），以31位結束的位串是高階位(high-order bit)。

表3-6 初始化bitset對象的方法

bitset b;

b有n位，每位都為0

bitset b(u);

b是unsigned long型u的一個副本

bitset b(s);

b是string對象s中含有的位串的副本

bitset b(s, pos, n);

b是s中從位置pos開始的n個位的副本

用unsigned值初始化bitset對象

當用unsigned long值作為bitset對象的初始值時，該值将轉化為二進制的位模式。而bitset對象中的位集作為這種位模式的副本。如果bitset類型長度大于unsigned long值的二進制位數，則其餘的高階位置為0；如果bitet類型長度小于unsigned long值的二進制位數，則隻使用unsigned值中的低階位，超過bitet類型長度的高階位将被丢棄。

bitset<16> bitvec1(0xffff); // bits 0 … 15 are set to 1

// bitvec2 same size as initializer

bitset<32> bitvec2(0xffff); // bits 0 … 15 are set to 1; 16 … 31 are 0

// on a 32-bit machine, bits 0 to 31 initialized from 0xffff

bitset<128> bitvec3(0xffff); // bits 32 through 127 initialized to zero

上面的三個例子中，0到15位都置為1。由于bitvec1位數少于unsigned long的位數，是以bitvec1的初始值的高階位被丢棄。bitvec2和unsigned long長度相同，是以所有位正好放置了初始值。bitvec3長度大于32，31位以上的高階位就被置為0。

用string對象初始化bitset對象

當用string對象初始化bitset對象時，string對象直接表示為位模式。從string對象讀入位集的順序是從右向左：

string strval(“1100”);

bitset<32> bitvec4(strval);

bitvec4的位模式中第2和3的位置為1，其餘位置都為0。如果string對象的字元個數小于bitset類型的長度，則高階位将置為0。string對象和bitset對象之間是反向轉化的：string對象的最右邊字元（即下标最大的那個字元）用來初始化bitset對象的低階位（即下标為0的位）。當用string對象初始化bitset對象時，記住這一差别很重要。

不一定要把整個string對象都作為bitset對象的初始值。相反，可以隻用某個子串作為初始值：

string str(“1111111000000011001101”);

bitset<32> bitvec5(str, 5, 4); // 4 bits starting at str[5], 1100

bitset<32> bitvec6(str, str.size() - 4); // use last 4 characters

這裡用str中從str[5]開始包含四個字元的子串來初始化bitvec5。照常，初始化bitset對象時總是從子串最右邊結尾字元開始的，bitvec5的從0到3的二進制位置為1100，其他二進制位都置為0。如果省略第三個參數則意味着取從開始位置一直到string末尾的所有字元。本例中，取出str末尾的四位來對bitvec6的低四位進行初始化。bitvec6其餘的位初始化為0。這些初始化過程的圖示如下：

3.5.2 bitset對象上的操作

多種bitset操作（表3-7）用來測試或設定bitset對象中的單個或多個二進制位：

表3-7 bitset操作

b.any()

b中是否存在置為1的二進制位？

b.none()

b中不存在置為1的二進制位嗎？

b.count()

b中置為1的二進制位的個數

b.size()

b中二進制位的個數

b[pos]

通路b中在pos處的二進制位

b.test(pos)

b中在pos處的二進制位是否為1？

b.set()

把b中所有二進制位都置為1

b.set(pos)

把b中在pos處的二進制位置為1

b.reset()

把b中所有二進制位都置為0

b.reset(pos)

把b中在pos處的二進制位置為0

b.flip()

把b中所有二進制位逐位取反

b.flip(pos)

把b中在pos處的二進制位取反

b.to_ulong()

用b中同樣的二進制位傳回一個unsigned long值

os << b

把b中的位集輸出到os流

測試整個bitset對象

如果bitset對象中有一個或多個二進制位置為1，則any操作傳回true，也就是說，其傳回值等于1;相反，如果bitset對象中的二進制位全為0,則none操作傳回true。

bitset<32> bitvec; // 32 bits, all zero

bool is_set = bitvec.any(); // false, all bits are zero

bool is_not_set = bitvec.none(); // true, all bits are zero

如果需要知道置為1的二進制位的個數，可以使用count操作，該操作傳回置為1的二進制位的個數：

size_t bits_set = bitvec.count(); // returns number of bits that are on

count操作的傳回類型是标準庫中命名為size_t的類型。size_t類型定義在cstddef頭檔案中，該檔案是c标準庫的頭檔案stddef.h的c++版本。它是一個與機器相關的unsigned類型，大小可以保證存儲記憶體中對象。

與vector和string中的size操作一樣，bitset的size操作傳回bitset對象中二進制位的個數，傳回值的類型是size_t:

size_t sz = bitvec.size(); // returns 32

通路bitset對象中的位

可以用下标操作符來讀或寫某個索引位置的二進制位，同樣地，也可以用下标操作符測試給定二進制位的值或設定某個二進制位的值：

// assign 1 to even numbered bits

for (int index = 0; index != 32; index += 2)

上面的循環把bitvec中的偶數下标的位都置為1。

除了用下标操作符，還可以用set、test和reset操作來測試或設定給定二進制位的值：

// equivalent loop using set operation

為了測試某個二進制位是否為1，可以用test操作或者測試下标操作符的傳回值：

if (bitvec.test(i))

// equivalent test using subscript

if (bitvec[i])

如果下标操作符測試的二進制位為1，則傳回的測試值的結果為true，否則傳回false。

對整個bitset對象進行設定

set和reset操作分别用來對整個bitset對象的所有二進制位全置1和全置0：

bitvec.reset(); // set all the bits to 0.

bitvec.set(); // set all the bits to 1

flip操作可以對bitset對象的所有位或個别位按位取反：

bitvec.flip(0); // reverses value of first bit

bitvec[0].flip(); // also reverses the first bit

bitvec.flip(); // reverses value of all bits

擷取bitset對象的值

to_ulong操作傳回一個unsigned long值，該值與bitset對象的位模式存儲值相同。僅當bitset類型的長度小于或等于unsigned long的長度時，才可以使用to_ulong操作：

unsigned long ulong = bitvec3.to_ulong();

cout << “ulong = ” << ulong << endl;

to_ulong操作主要用于把bitset對象轉到c風格或标準c++之前風格的程式上。如果bitset對象包含的二進制位數超過unsigned long的長度，将會産生運作時異常。本書将在6.13節介紹異常（exception），并在17.1節中詳細地讨論它。

輸出二進制位

可以用輸出操作符輸出bitset對象中的位模式：

bitset<32> bitvec2(0xffff); // bits 0 … 15 are set to 1; 16 … 31 are 0

cout << “bitvec2: ” << bitvec2 << endl;

輸出結果為：

bitvec2: 00000000000000001111111111111111

使用位操作符

bitset類也支援内置的位操作符。c++定義的這些操作符都隻适用于整型操作數，它們所提供的操作類似于本節所介紹的bitset操作。5.3節将介紹這些操作符。