c++ - C++中的位 vector

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最近我听说了位 vector ，但我真的找不到关于这个主题的任何有用的信息或教程。你能推荐一本书或一个关于如何实现你自己的位 vector 类的快速教程吗？谢谢你。

---///我无法发布自己问题的答案，所以我决定编辑这篇文章。这是我刚刚发现的内容:“游戏程序员的数据结构 - Ron Penton 和 Andre Lamothe”。第 4 章，位 vector 。这本书对位 vector 进行了详尽的解释，以及如何自己制作位 vector 类。玩得开心。

Answer 1

这是一个非常简单的静态大小的位 vector 实现。它需要 C++11 才能运行，因为它依赖于 <cstdint> header ，但此 header 相当常见，因为它基于 C99 功能。在紧要关头，您可以使用 C <stdint.h> header 并简单地使用全局命名空间中的类型。

注:这是即时输入的，根本没有经过测试。我什至没有验证它会编译。所以，可能会有错误。

#include <cstdint>  // ::std::uint64_t type
#include <cstddef> // ::std::size_t type
#include <algorithm>

class my_bitvector_base {
 protected:
   class bitref { // Prevent this class from being used anywhere else.
    public:
      bitref(::std::uint64_t &an_int, ::std::uint64_t mask)
           : an_int_(an_int), mask_(mask)
      {
      }

      const bitref &operator =(bool val) {
         if (val) {
            an_int_ |= mask_;
         } else {
            an_int_ &= ~mask_;
         }
         return *this;
      }
      const bitref &operator =(const bitref &br) {
         return this->operator =(bool(br));
      }
      operator bool() const {
         return ((an_int_ & mask_) != 0) ? true : false;
      }

    private:
      ::std::uint64_t &an_int_;
      ::std::uint64_t mask_;
   };
};

template < ::std::size_t Size >
class my_bitvector : public my_bitvector_base {
 private:
   static constexpr ::std::size_t numints = ((Size + 63) / 64);
 public:
   my_bitvector() { ::std::fill(array, array + numints, 0); }

   bool operator [](::std::size_t bitnum) const {
      const ::std::size_t bytenum = bit / 64;
      bitnum = bitnum % 64;
      return ((ints_[bytenum] & (::std::uint64_t(1) << bitnum)) != 0) ? true : false;
   }
   bitref operator[](::std::size_t bitnum) {
      const ::std::size_t bytenum = bit / 64;
      bitnum = bitnum % 64;
      ::std::uint64_t mask = ::std::uint64_t(1) << bitnum;
      return bitref(ints_[bytenum], mask);
   }

 private:
   ::std::uint64_t ints_[numints];
};

// Example uses
void test()
{
    my_bitvector<70> bits; // A 70 bit long bit vector initialized to all false
    bits[1] = true; // Set bit 1 to true
    bool abit = bits[1]; // abit should be true.
    abit = bits[69]; // abit should be false.
}

整机 my_bitvector_base事情是创建一种私有(private)类型。您可以在派生类的接口(interface)或实现中提及它，因为它是 protected ，但您不能在其他上下文中提及它。这可以防止人们存储 bitref 的拷贝。 .这很重要，因为 bitref仅真正存在以允许分配给 operator [] 的结果因为 C++ 标准委员会，尽其所能，还没有实现 operator []=或用于分配给数组元素的类似内容。

如您所见，位 vector 基本上是位数组。更高级的位 vector 将模拟一个“无限”位数组，全部初始化为真或假。他们通过跟踪已设置的最后一位和之前的所有位来做到这一点。如果您在那之后要求一点，他们只会返回初始化值。

一个好的位 vector 也将实现 operator &和其他这样的细节，所以它们在位操作操作方面表现得有点像一个非常大的无符号整数。