位域与位集

Question

我想将位存储在数组中（如结构）。所以我可以遵循以下两种方法中的任何一种

方法 1 (AN 1)

struct BIT
{
   int data : 1
};

int main()
{
   BIT a[100];
   return 0;
}

方法 2 (AN 2)

int main()
{
    std::bitset<100> BITS;
    return 0;
}

为什么有人更喜欢 AN 2 而不是 AN 1？

Answer 1

因为接近 nr。 2 实际上使用 100 位存储，加上一些非常小的（恒定）开销，而 nr. 1 通常每个Bit 结构使用四个字节的存储空间。通常，根据 C++ 标准，struct 至少大一个字节。

#include <bitset>
#include <iostream>

struct Bit { int data : 1; };

int main()
{
    Bit a[100];
    std::bitset<100> b;
    std::cout << sizeof(a) << "\n";
    std::cout << sizeof(b) << "\n";
}

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400
16

除此之外，bitset 将您的位数组包装在一个带有许多有用操作的漂亮对象表示中。

Answer 2

一个好的选择取决于你将如何使用这些位。

std::bitset<N> 是固定大小的。 Visual C++ 10.0 不符合标准。给构造函数；一般来说，您必须提供一种解决方法。具有讽刺意味的是，这是由于微软认为是一个错误修复——我记得他们引入了一个带有 int 参数的构造函数。

std::vector<bool> 的优化方式与std::bitset 大致相同。成本：索引不直接提供引用（在 C++ 中没有对单个位的引用），而是返回一个代理对象——除非您尝试将其用作引用，否则您不会注意到它。优点：最小的存储空间，并且可以根据需要调整向量的大小。

只需使用例如unsigned 也是一个选项，如果您要处理少量位（实际上，32 或更少，虽然正式保证只有 16 位）。

最后，ALL UPPERCASE 标识符按照惯例（Microsoft 除外）为宏保留，以减少名称冲突的可能性。因此，最好不要将所有大写标识符用于宏以外的任何内容。并且始终对宏使用全部大写的标识符（这也使得它们更容易识别）。

干杯，

Answer 3

bitset 有more operations

Answer 4

方法 1 很可能被编译为一个 4 字节整数数组，每个整数的一位将用于存储您的数据。从理论上讲，智能编译器可以对此进行优化，但我不会指望它。

您是否有不想使用std::bitset 的原因？

Answer 5

引用cplusplus.com's page on bitset，“该类与常规数组非常相似，但针对空间分配进行了优化”。如果您的 int 是 4 个字节，那么 bitset 使用的空间将减少 32 倍。

即使像 sbi 建议的那样做 bool bits[100]，仍然比 bitset 差，因为大多数实现都有 >= 1 字节的布尔值。

如果仅出于求知欲的原因，您想实现自己的位集，则可以使用位掩码：

typedef struct {
  unsigned char bytes[100];
} MyBitset;

bool getBit(MyBitset *bitset, int index)
{
  int whichByte = index / 8; 
  return bitset->bytes[whichByte] && (1 << (index = % 8));
}

bool setBit(MyBitset *bitset, int index, bool newVal)
{
  int whichByte = index / 8;

  if (newVal)
  {
    bitset->bytes[whichByte] |= (1 << (index = % 8));
  }
  else
  {
    bitset->bytes[whichByte] &= ~(1 << (index = % 8));
  }
}

(对不起，顺便说一下，使用结构而不是类。我正在考虑直接 C，因为我正在为学校做一个低级作业。显然，使用类的两个巨大好处是运算符重载和拥有可变大小数组的能力。）