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c++如何使用bitset_c++位图索引及进制转换【总结】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-18 16:03:26

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来源于php中文网

原创

std::bitset 是编译期定长的位容器,适用于位图索引、状态标记等场景,但不支持运行时动态大小和直接进制转换;使用时需注意越界未定义行为、隐式截断及无符号性限制。

c++如何使用bitset_c++位图索引及进制转换【总结】

直接说结论: std::bitset 是 C++ 标准库中用于编译期确定大小的位容器,适合做位图索引、状态标记、紧凑布尔数组;但它不支持运行时动态大小,也不能直接用于进制转换——进制转换得靠手动位运算或 std::stoi/std::bitset::to_string() 配合字符串处理。

bitset 用作位图索引:固定大小 + 快速查改

位图索引本质是用每个 bit 表示一个元素是否存在(0/1)。std::bitset 天然适配,前提是索引范围已知且静态(比如 0~999 的 ID 映射)。

  • 声明时必须指定模板参数 N:std::bitset bitmap;,N 是编译期常量
  • 设置第 i 位:bitmap.set(i);(i 从 0 开始,越界不检查,行为未定义)
  • 查询第 i 位:bitmap.test(i)bitmap[i](后者返回 std::bitset::reference,可读可写)
  • 清空所有位:bitmap.reset();翻转所有位:bitmap.flip()
  • 注意:不支持迭代器遍历,想枚举置位位置需手动循环 for (size_t i = 0; i

bitset 与二进制字符串互转:to_string() 和构造函数

std::bitset 本身不是进制转换工具,但能作为二进制字符串和整数之间的“中转站”。

  • 从二进制字符串构造:std::bitset b("10101010"); —— 字符串必须只含 '0'/'1',长度不能超模板大小,否则编译失败
  • 转为二进制字符串:b.to_string() 返回 std::string,高位在前(如 bitset(5).to_string()"0101"
  • 想转成十进制整数?b.to_ulong()b.to_ullong()(溢出抛 std::overflow_error
  • 反向转换(int → bitset)只能通过字符串中转,或逐位赋值:std::bitset b; for (int i = 0; i > i) & 1;

常见踩坑点:越界、隐式截断、无符号性

std::bitset 最容易忽略底层无符号性和尺寸约束。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • 越界访问 bitset[N] 不触发异常,而是未定义行为(尤其 test(N) 中 N == N 会 crash 或返回随机值)
  • to_ulong() 转大 bitset(如 bitset)可能溢出 —— 改用 to_ullong(),但超过 64 位仍不行
  • 构造时传入整数:std::bitset(255) 没问题,但 std::bitset(256) 会静默截断为 0(因为只取低 8 位)
  • 没有 push_back 或 resize —— 真需要动态大小,请换 std::vector<bool></bool>(注意它不是标准容器)或 boost::dynamic_bitset

真正难的不是语法,是设计时就想清楚:这个位图最大可能有多大?是否要跨平台序列化?是否要频繁扫描置位?这些决定了你该用 bitsetvector<bool></bool> 还是手写 uint64_t 数组。别等跑出奇怪的 test(i) 返回 true 才去查 i 是否越界。

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