C++11 bitset

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C/C++比较多的会应用在相对比较底层的服务，所以有可能会遇到位操作。在结构体中会有位域来简化位操作。这里，来介绍下C++11标准库中bitset的使用。

1、构造函数
—默认构造，所有位都为0
—入参为对应数值类型
—入参为string
例子：

// constructing bitsets
#include <iostream>       // std::cout
#include <string>         // std::string
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<16> foo;
  std::bitset<16> bar (0xfa2);
  std::bitset<16> baz (std::string("0101111001"));

  std::cout << "foo: " << foo << '\n';
  std::cout << "bar: " << bar << '\n';
  std::cout << "baz: " << baz << '\n';

  return 0;
}

结果：

foo: 0000000000000000
bar: 0000111110100010
baz: 0000000101111001

2、重载运算符
重载了位相关运算符
例子：

// bitset operators
#include <iostream>       // std::cout
#include <string>         // std::string
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<4> foo (std::string("1001"));
  std::bitset<4> bar (std::string("0011"));

  std::cout << (foo^=bar) << '\n';       // 1010 (XOR,assign)
  std::cout << (foo&=bar) << '\n';       // 0010 (AND,assign)
  std::cout << (foo|=bar) << '\n';       // 0011 (OR,assign)

  std::cout << (foo<<=2) << '\n';        // 1100 (SHL,assign)
  std::cout << (foo>>=1) << '\n';        // 0110 (SHR,assign)

  std::cout << (~bar) << '\n';           // 1100 (NOT)
  std::cout << (bar<<1) << '\n';         // 0110 (SHL)
  std::cout << (bar>>1) << '\n';         // 0001 (SHR)

  std::cout << (foo==bar) << '\n';       // false (0110==0011)
  std::cout << (foo!=bar) << '\n';       // true  (0110!=0011)

  std::cout << (foo&bar) << '\n';        // 0010
  std::cout << (foo|bar) << '\n';        // 0111
  std::cout << (foo^bar) << '\n';        // 0101

  return 0;
}

结果：

1010
0010
0011
1100
0110
1100
0110
0001
0
1
0010
0111
0101

3、重载[]运算符
可以获取对应位置上的位值或者给对应位置上的位赋值。
例子：

// bitset::operator[]
#include <iostream>       // std::cout
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<4> foo;

  foo[1]=1;             // 0010
  foo[2]=foo[1];        // 0110

  std::cout << "foo: " << foo << '\n';

  return 0;
}

结果：

foo: 0110

4、count() 获取位域中1的个数 size() 获取bitset结构总位数
例子

// bitset::count
#include <iostream>       // std::cout
#include <string>         // std::string
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<8> foo (std::string("10110011"));

  std::cout << foo << " has ";
  std::cout << foo.count() << " ones and ";
  std::cout << (foo.size()-foo.count()) << " zeros.\n";

  return 0;
}

结果

10110011 has 5 ones and 3 zeros.

5、test() 获取对应位的值，返回true或者false
例子：

// bitset::test
#include <iostream>       // std::cout
#include <string>         // std::string
#include <cstddef>        // std::size_t
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<5> foo (std::string("01011"));

  std::cout << "foo contains:\n";
  std::cout << std::boolalpha;
  for (std::size_t i=0; i<foo.size(); ++i)
    std::cout << foo.test(i) << '\n';

  return 0;
}

结果：

foo contains:
true
true
false
true
false

6、any() 如果bitset中有位为1返回true
例子：

// bitset::any
#include <iostream>       // std::cin, std::cout
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<16> foo;

  std::cout << "Please, enter a binary number: ";
  std::cin >> foo;

  if (foo.any())
    std::cout << foo << " has " << foo.count() << " bits set.\n";
  else
    std::cout << foo << " has no bits set.\n";

  return 0;
}

结果：

Please, enter a binary number: 10110
0000000000010110 has 3 bits set.

7、none(), 如果bitset全为0，这返回true，否则返回false
例子：

// bitset::none
#include <iostream>       // std::cin, std::cout
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<16> foo;

  std::cout << "Please, enter a binary number: ";
  std::cin >> foo;

  if (foo.none())
    std::cout << foo << " has no bits set.\n";
  else
    std::cout << foo << " has " << foo.count() << " bits set.\n";

  return 0;
}

结果：

Please, enter a binary number: 11010111
0000000011010111 has 6 bits set.

8、all() 如果bitset全为1返回true，否则返回false
例子：

// bitset::all
#include <iostream>       // std::cin, std::cout, std::boolalpha
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<8> foo;

  std::cout << "Please, enter an 8-bit binary number: ";
  std::cin >> foo;

  std::cout << std::boolalpha;
  std::cout << "all: " << foo.all() << '\n';
  std::cout << "any: " << foo.any() << '\n';
  std::cout << "none: " << foo.none() << '\n';

  return 0;
}

结果：

Please, enter an 8-bit binary number: 11111111
all: true
any: true
none: false

9、set 置位，两个参数的话可以设置位的值，一个参数，把对应位置置1，没参数，所有的都置1， reset置0，没有两个参数。flip取反
例子：

// bitset::set
#include <iostream>       // std::cout
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<4> foo;

  std::cout << foo.set() << '\n';       // 1111
  std::cout << foo.set(2,0) << '\n';    // 1011
  std::cout << foo.set(2) << '\n';      // 1111

  return 0;
}

结果：

1111
1011
1111

10、to_string、to_ulong、to_ullong按照对应的格式输出

例子：

// bitset::to_ullong
#include <iostream>       // std::cout
#include <bitset>         // std::bitset

int main ()
{
  std::bitset<4> foo;     // foo: 0000
  foo.set();              // foo: 1111

  std::cout << foo << " as an integer is: " << foo.to_ullong() << '\n';

  return 0;
}

结果：

1111 as an integer is: 15