bitset的定義和初始化

表3-6列出了bitset的建構函式。類似於vector，bitset類是一種類模板；而與vector不一樣的是bitset型別物件的區別僅在其長度而不在其型別。在定義bitset時，要明確bitset含有多少位，須在尖括號內給出它的長度值：

bitset<32> bitvec; //32位，全為0。

給出的長度值必須是常量表達式（2.7節）。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型別的const物件。

這條語句把bitvec定義為含有32個位的bitset物件。和vector的元素一樣，bitset中的位是沒有命名的，程式設計師只能按位置來訪問它們。位集合的位置編號從0開始，因此，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)。

bitset<n> b; 
b有n位，每位都為0

bitset<n> b(u); 
b是unsigned long型u的一個副本

bitset<n> b(s); 
b是string物件s中含有的位串的副本

bitset<n> b(s, pos, n); 
b是s中從位置pos開始的n個位的副本

1. 用unsigned值初始化bitset物件

當用unsigned long值作為bitset物件的初始值時，該值將轉化為二進位制的位模式。而bitset物件中的位集作為這種位模式的副本。如果bitset型別長度大於unsigned long值的二進位制位數，則其餘的高階位置為0；如果bitet型別長度小於unsigned long值的二進位制位數，則只使用unsigned值中的低階位，超過bitet型別長度的高階位將被丟棄。

在32位unsigned long的機器上，十六進位制值0xffff表示為二進位制位就是十六個1和十六個0（每個0xf可表示為1111）。可以用0xffff初始化bitset物件：

// bitvec1 is smaller than the initializer

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。由於bitvec1位數少於unsigned long的位數，因此bitvec1的初始值的高階位被丟棄。bitvec2和unsigned long長度相同，因此所有位正好放置了初始值。bitvec3長度大於32，31位以上的高階位就被置為0。

2. 用string物件初始化bitset物件

當用string物件初始化bitset物件時，string物件直接表示為位模式。從string物件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物件的字元個數小於bitset型別的長度，則高階位將置為0。

string物件和bitset物件之間是反向轉化的：string物件的最右邊字元（即下標最大的那個字元）用來初始化bitset物件的低階位（即下標為0的位）。當用string物件初始化bitset物件時，記住這一差別很重要。

不一定要把整個string物件都作為bitset物件的初始值。相反，可以只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物件時總是從子串最右邊結尾字元開始的，bitvec5的從0到3的二進位制位置為1100，其他二進位制位都置為0。如果省略第三個引數則意味著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：

多種bitset操作（表3-7）用來測試或設定bitset物件中的單個或多個二進位制位：

表3-7  bitset操作
b.any() 
b中是否存在置為1的二進位制位？

b.none() 
b中不存在置為1的二進位制位嗎？

b.count() 
b中置為1的二進位制位的個數

b.size() 
b中二進位制位的個數

b[pos] 
訪問b中在pos處的二進位制位

b.test(pos) 
b中在pos處的二進位制位是否為1？

b.set() 
把b中所有二進位制位都置為1

b.set(pos) 
把b中在pos處的二進位制位置為1

b.reset() 
把b中所有二進位制位都置為0

b.reset(pos) 
把b中在pos處的二進位制位置為0

b.flip() 
把b中所有二進位制位逐位取反

b.flip(pos) 
把b中在pos處的二進位制位取反

b.to_ulong() 
用b中同樣的二進位制位返回一個unsigned long值

os << b 
把b中的位集輸出到os流

1. 測試整個bitset物件

如果bitset物件中有一個或多個二進位制位置為1，則any操作返回true，也就是說，其返回值等於1;相反，如果bitset物件中的二進位制位全為0,則none操作返回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的二進位制位的個數，可以使用count操作，該操作返回置為1的二進位制位的個數：

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

count操作的返回型別是標準庫中命名為size_t的型別。size_t型別定義在cstddef標頭檔案中，該檔案是C標準庫的標頭檔案stddef.h的C++版本。它是一個與機器相關的unsigned型別，大小可以保證儲存記憶體中物件。

與vector和string中的size操作一樣，bitset的size操作返回bitset物件中二進位制位的個數，返回值的型別是size_t:

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

2. 訪問bitset物件中的位

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

// assign 1 to even numbered bits

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

           bitvec[index] = 1;

上面的迴圈把bitvec中的偶數下標的位都置為1。

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

// equivalent loop using set operation

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

           bitvec.set(index);

為了測試某個二進位制位是否為1，可以用test操作或者測試下標操作符的返回值：

if (bitvec.test(i))

    // bitvec[i] is on

// equivalent test using subscript

if (bitvec[i])

    // bitvec[i] is on

如果下標操作符測試的二進位制位為1，則返回的測試值的結果為true，否則返回false。

3. 對整個bitset物件進行設定

set和reset操作分別用來對整個bitset物件的所有二進位制位全置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物件的所有位或個別位按位取反：

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

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

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

4. 獲取bitset物件的值

to_ulong操作返回一個unsigned long值，該值與bitset物件的位模式儲存值相同。僅當bitset型別的長度小於或等於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操作主要用於把bitset物件轉到C風格或標準C++之前風格的程式上。如果bitset物件包含的二進位制位數超過unsigned long的長度，將會產生執行時異常。本書將在6.13節介紹異常（exception），並在17.1節中詳細地討論它。

5. 輸出二進位制位

可以用輸出操作符輸出bitset物件中的位模式：

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

6. 使用位操作符

bitset類也支援內建的位操作符。C++定義的這些操作符都只適用於整型運算元，它們所提供的操作類似於本節所介紹的bitset操作。5.3節將介紹這些操作符。