C++ bitset如何使用_C++位运算与二进制位操作详解-C++-PHP中文网

C++ bitset如何使用_C++位运算与二进制位操作详解

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发布： 2025-11-30 15:12:06

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bitset是C++中用于操作固定长度二进制位序列的模板类，定义在<bitset>头文件中。1. 可通过整数、字符串或其它bitset初始化，如std::bitset<8> b("11001100")；提供test、set、reset、flip等成员函数以安全操作特定位，并支持to_string、to_ulong等转换方法。2. 支持按位与&、或|、异或^、取反~及移位运算，这些操作返回新bitset而不修改原对象，例如std::bitset<8> a("1100"), b("1010"); auto c = a & b; 结果为1000。常用方法包括count()统计1的个数，size()获取位数，提升代码可读性与安全性。

c++ bitset如何使用_c++位运算与二进制位操作详解

在C++中，bitset 是一个非常实用的模板类，用于高效地操作固定长度的二进制位序列。它定义在 \ 头文件中，适合处理位运算、状态压缩、集合表示等场景。相比直接使用整数进行位操作，bitset 提供了更直观、安全和可读性更强的接口。

1. bitset 的基本用法

bitset 模板接受一个常量整数作为模板参数，表示其包含的位数：

std::bitset<8> b; // 创建一个8位的 bitset，初始值为0

可以使用多种方式初始化 bitset：

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std::bitset<8> b1(255); // 从整数初始化（255 = 11111111）
std::bitset<8> b2("11001100"); // 从字符串初始化
std::bitset<8> b3(b1); // 从另一个 bitset 拷贝

常用成员函数包括：

test(pos)：返回第 pos 位是否为1
set(pos)：将第 pos 位设为1
set(pos, val)：将第 pos 位设为 val（true 或 false）
reset(pos)：将第 pos 位设为0
flip()：翻转所有位；flip(pos) 翻转某一位
to_string()：转换为字符串
to_ulong() / to_ullong()：转换为 unsigned long / unsigned long long
size()：返回位数
count()：返回1的个数（popcount）

示例：

std::bitset<8> b("1010");
std::cout << b.count(); // 输出 2
std::cout << b.to_string(); // 输出 00001010
b.flip(0); // 翻转第0位
std::cout << b; // 输出 00001011

2. bitset 与位运算操作

bitset 支持常见的位运算符，可以直接进行逻辑操作：

&：按位与
|：按位或
^：按位异或
~：取反
<<, >>：左移、右移

这些操作返回新的 bitset，不会修改原对象：

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std::bitset<8> a("1100"), b("1010");
auto c = a & b; // 结果是 1000
auto d = a

注意：移位操作超出范围的位会被丢弃，低位补0。

3. 实际应用场景

状态压缩：用每一位表示某种状态是否存在。例如，表示8个任务是否完成：

std::bitset<8> tasks;
tasks.set(0); // 第0个任务完成
tasks.set(3); // 第3个任务完成
if (tasks.test(0)) { /* 执行逻辑 */ }
std::cout << "已完成 " << tasks.count() << " 个任务";

集合操作：bitset 可以模拟集合的交并补：

std::bitset<10> A("10101"), B("11100");
auto intersection = A & B; // 交集
auto union_set = A | B; // 并集
auto complement = ~A; // 补集（注意总位数）

枚举子集：结合整数循环和 bitset 遍历所有子集：

for (int i = 0; i < (1 << 4); ++i) {
std::bitset<4> subset(i);
// 处理每个子集
}