c++中bitset的常见用法
C++ 中的 bitset
是一个用于处理固定大小位序列的模板类,提供高效的位操作功能。以下是对其关键特性的详细介绍:
1. 声明与初始化
- 头文件:需包含
<bitset>
。 - 声明:
bitset<N>
表示一个包含N
位的二进制集合(N
为编译时常量)。bitset<8> b1; // 默认初始化,所有位为0 bitset<4> b2(5); // 用整数初始化:0101 bitset<4> b3("1010"); // 用字符串初始化:1010 bitset<4> b4(b3); // 拷贝构造
2. 初始化规则
- 整数初始化:高位截断,低位对齐。
bitset<3> b(10); // 10的二进制为1010 → 截断为010(值为2) - 字符串初始化:
- 字符串只能包含
'0'
和'1'
。 - 默认从字符串的 左端(高位) 开始解析。
bitset<4> b("1010"); // 高位 → 低位:1 0 1 0 → 十进制10 bitset<4> b("101010", 2, 4); // 从索引2取4位:"1010" → 值为10 - 字符串只能包含
3. 常用操作
-
位访问:
[]
运算符:通过索引访问(从右到左,0为最低位)。test(pos)
:检查指定位是否为1,越界抛出异常。
bitset<4> b("1010"); bool bit0 = b[0]; // 0 → 最低位 bool bit3 = b[3]; // 1 → 最高位 -
修改位:
set(pos, val)
:设置某位(默认1)。reset(pos)
:清除某位(设为0)。flip(pos)
:翻转某位。
b.set(0); // 1010 → 1011 b.reset(3); // 1011 → 0011 b.flip(1); // 0011 → 0001 -
统计与判断:
count()
:返回1的个数。any()/none()/all()
:判断是否存在/没有/全部为1。
if (b.any()) cout << "至少1位为1";
4. 位运算
- 支持
&
、|
、^
、~
、<<
、>>
等运算符(长度需相同):bitset<4> a("1010"), b("1100"); auto c = a & b; // 1000 auto d = a << 1; // 0100
5. 类型转换
to_ulong()/to_ullong()
:转为无符号整数(可能溢出)。to_string()
:转为字符串,可指定填充字符。bitset<4> b(10); string s = b.to_string(); // "1010"
6. 应用场景
- 位标志管理:如权限控制、状态标记。
- 位掩码操作:快速筛选或修改特定位。
- 数据压缩:高效存储布尔值。
示例代码
#include <bitset> #include <iostream> using namespace std; int main() { bitset<8> b1(42); // 00101010 bitset<8> b2("10101010"); // 10101010 cout << b1 << endl; // 输出 00101010 b1.set(0); // 变为 00101011 b2.flip(); // 变为 01010101 cout << (b1 & b2) << endl; // 00000001 cout << b1.to_ulong() << endl; // 43 return 0; }
注意事项
- 越界访问:
test(pos)
会检查越界,[]
不会。 - 性能:位操作高效,适合密集运算。
- 字符串顺序:字符串的第一个字符对应高位。
bitset
是处理二进制数据的利器,结合明确的位序规则和丰富的接口,可显著简化位级操作代码。
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