【C++基础】系列博客为参考《C++ Primer中文版（第5版）》（C++11标准）一书，自己所做的读书笔记。
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1.bitset类型
标准库定义了bitset类，使得位运算的使用更为容易，并且能够处理超过最长整型类型大小的位集合。bitset类定义在头文件bitset中。
2.定义和初始化bitset
表17.2列出了bitset的构造函数。bitset类是一个类模板，它类似array类，具有固定的大小（参见：容器定义和初始化）。当我们定义一个bitset时，需要声明它包含多少个二进制位：
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bitset<32> bitvec(1U); //32位；低位为1，其他位为0
参见：指定字面值的类型。
大小必须是一个常量表达式。这条语句定义bitvec为一个包含32位的bitset。就像vector包含未命名的元素一样，bitset中的二进制位也是未命名的，我们通过位置来访问它们。二进制位的位置是从0开始编号的。因此，bitvec包含编号从0到31的32个二进制位。编号从0开始的二进制位被称为低位（low-order），编号到31结束的二进制位被称为高位（high-order）。
2.1.用unsigned值初始化bitset
当我们使用一个整型值来初始化bitset时，此值将被转换为unsigned long long类型并被当作位模式来处理。bitset中的二进制位将是此模式的一个副本。如果bitset的大小大于一个unsigned long long中的二进制位数，则剩余的高位被置为0。如果bitset的大小小于一个unsigned long long中的二进制位数，则只使用给定值中的低位，超出bitset大小的高位被丢弃：
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//bitvec1比初始值小；初始值中的高位被丢弃
bitset<13> bitvec1(0xbeef); //二进制位序列为1111011101111
//bitvec2比初始值大；它的高位被置为0
bitset<20> bitvec2(0xbeef); //二进制位序列为00001011111011101111
//在64位机器中，long long 0ULL是64个0比特，因此~0ULL是64个1
bitset<128> bitvec3(~0ULL); //0~63位为1；63~127位为0
2.2.从一个string初始化bitset
我们可以从一个string或一个字符数组指针来初始化bitset。两种情况下，字符都直接表示位模式。与往常一样，当我们使用字符串表示数时，字符串中下标最小的字符对应高位，反之亦然：
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bitset<32> bitvec4("1100"); //2、3两位为1，剩余两位为0
如果string包含的字符数比bitset少，则bitset的高位被置为0。
string的下标编号习惯与bitset恰好相反：string中下标最大的字符（最右字符）用来初始化bitset中的低位（下标为0的二进制位）。
我们不必使用整个string来作为bitset的初始值，可以只用一个子串作为初始值：
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string str("1111111000000011001101");
bitset<32> bitvec5(str, 5, 4); //从str[5]开始的四个二进制位，1100
bitset<32> bitvec6(str, str.size()-4); //使用最后四个字符
3.bitset操作
bitset操作（参见表17.3）定义了多种检测或设置一个或多个二进制位的方法。bitset类还支持位运算符。这些运算符用于bitset对象的含义与内置运算符用于unsigned运算对象相同。
count、size、all、any和none等几个操作都不接受参数，返回整个bitset的状态。其他操作——set、reset和flip则改变bitset的状态。改变bitset状态的成员函数都是重载的。对每个函数，不接受参数的版本对整个集合执行给定的操作；接受一个位置参数的版本则对指定位执行操作：
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bitset<32> bitvec(1U); //32位；低位为1，剩余位为0
bool is_set = bitvec.any(); //true，因为有1位置位
bool is_not_set = bitvec.none(); //false，因为有1位置位了
bool all_set = bitvec.all(); //false，因为只有1位置位
size_t onBits = bitvec.count(); //返回1
size_t sz = bitvec.size(); //返回32
bitvec.flip(); //翻转bitvec中的所有位
bitvec.reset(); //将所有位复位
bitvec.set(); //将所有位置位
当bitset对象的一个或多个位置位（即，等于1）时，操作any返回true。相反，当所有位复位时，none返回true。新标准引入了all操作，当所有位置位时返回true。操作count和size返回size_t类型的值，分别表示对象中置位的位数或总位数。函数size是一个constexpr函数，因此可以用在要求常量表达式的地方。
成员flip、set、reset及test允许我们读写指定位置的位：
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bitvec.flip(0); //翻转第一位
bitvec.set(bitvec.size() - 1); //置位最后一位
bitvec.set(0, 0); //复位第一位
bitvec.reset(i); //复位第i位
bitvec.test(0); //返回false，因为第一位是复位的
下标运算符对const属性进行了重载。const版本的下标运算符在指定位置位时返回true，否则返回false。非const版本返回bitset定义的一个特殊类型，它允许我们操纵指定位的值：
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bitvec[0] = 0; //将第一位复位
bitvec[31] = bitvec[0]; //将最后一位设置为与第一位一样
bitvec[0].flip(); //翻转第一位
~bitvec[0]; //等价操作，也是翻转第一位
bool b = bitvec[0]; //将bitvec[0]的值转换为bool类型
3.1.提取bitset的值
to_ulong和to_ullong操作都返回一个值，保存了与bitset对象相同的位模式。只有当bitset的大小小于等于对应的大小（to_ulong为unsigned long，to_ullong为unsigned long long）时，我们才能使用这两个操作：
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unsigned long ulong = bitvec3.to_ulong();
cout << "ulong = " << ulong << endl;
如果bitset中的值不能放入给定类型中，则这两个操作会抛出一个overflow_error异常（参见：try语句块和异常处理）。
3.2.bitset的IO运算符
输入运算符从一个输入流读取字符，保存到一个临时的string对象中。直到读取的字符数达到对应bitset的大小时，或是遇到不是1或0的字符时，或是遇到文件尾或输入错误时，读取过程才停止。随即用临时string对象来初始化bitset。如果读取的字符数小于bitset的大小，则与往常一样，高位将被置为0。
输出运算符打印一个bitset对象中的位模式：
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bitset<16> bits;
cin >> bits; //从cin读取最多16个0或1
cout << "bits: " << bits << endl; //打印刚刚读取的内容
3.3.使用bitset
为了说明如何使用bitset，我们重新实现了评分程序，用bitset代替unsigned long表示30个学生的测验结果——“通过/失败”：
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bool status;
//使用位运算符的版本
unsigned long quizA = 0; //此值被当作位集合使用
quizA |= 1UL << 27; //指出第27个学生通过了测验
status = quizA & (1UL << 27); //检查第27个学生是否通过了测验
quizA &= ~(1UL << 27); //第27个学生未通过测验
//使用标准库类bitset完成等价的工作
bitset<30> quizB; //每个学生分配一位，所有位都被初始化为0
quizB.set(27); //指出第27个学生通过了测验
status = quizB[27]; //检查第27个学生是否通过了测验
quizB.reset(27); //第27个学生未通过测验
