你能推荐一种有效/干净的方法来操作任意长度的位数组吗？
现在我正在使用常规的 int/char 位掩码，但是当数组长度大于数据类型长度时，这些位掩码不是很干净。
std vector<bool> 对我不可用。
【问题讨论】：
std::vector<bool> 不可用以表明您可能需要一个直接的 C 解决方案。
我最近为此目的实现了一个名为 BitContainer 的小型仅标头库。 它侧重于表现力和编译时能力，可以在这里找到： https://github.com/EddyXorb/BitContainer
这肯定不是查看位数组的经典方式，但可以用于强类型化目的和命名属性的内存高效表示。
例子：
constexpr Props props(Prop::isHigh(),Prop::isLow()); // intialize BitContainer of type Props with strong-type Prop
constexpr bool result1 = props.contains(Prop::isTiny()) // false
constexpr bool result2 = props.contains(Prop::isLow()) // true
【讨论】：
在微控制器开发中，有些时候我们需要用到 仅元素值为 [0, 1] 的二维数组（矩阵）。那 意味着如果我们使用 1 字节作为元素类型，它会极大地浪费内存 （微控制器的内存非常有限）。建议的解决方案是 我们应该使用 1 位矩阵（元素类型为 1 位）。
http://htvdanh.blogspot.com/2016/09/one-bit-matrix-for-cc-programming.html
【讨论】：
【讨论】：
biicode.comexpired，现在是一个停车场。看起来 BITSCAN 现在可以通过 github.com/psanse/bitscan 获得。
我用这个：
//#include <bitset>
#include <iostream>
//source http://stackoverflow.com/questions/47981/how-do-you-set-clear-and-toggle-a-single-bit-in-c
#define BIT_SET(a,b) ((a) |= (1<<(b)))
#define BIT_CLEAR(a,b) ((a) &= ~(1<<(b)))
#define BIT_FLIP(a,b) ((a) ^= (1<<(b)))
#define BIT_CHECK(a,b) ((a) & (1<<(b)))
/* x=target variable, y=mask */
#define BITMASK_SET(x,y) ((x) |= (y))
#define BITMASK_CLEAR(x,y) ((x) &= (~(y)))
#define BITMASK_FLIP(x,y) ((x) ^= (y))
#define BITMASK_CHECK(x,y) ((x) & (y))
【讨论】：
我知道这是一篇旧帖子，但我来这里是为了找到一个简单的 C bitset 实现，但没有一个答案与我正在寻找的答案完全匹配，所以我根据 Dale Hagglund 的答案实现了自己的答案。这是:)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
typedef uint32_t word_t;
enum { BITS_PER_WORD = 32 };
struct bitv { word_t *words; int nwords; int nbits; };
struct bitv* bitv_alloc(int bits) {
struct bitv *b = malloc(sizeof(struct bitv));
if (b == NULL) {
fprintf(stderr, "Failed to alloc bitv\n");
exit(1);
}
b->nwords = (bits >> 5) + 1;
b->nbits = bits;
b->words = malloc(sizeof(*b->words) * b->nwords);
if (b->words == NULL) {
fprintf(stderr, "Failed to alloc bitv->words\n");
exit(1);
}
memset(b->words, 0, sizeof(*b->words) * b->nwords);
return b;
}
static inline void check_bounds(struct bitv *b, int bit) {
if (b->nbits < bit) {
fprintf(stderr, "Attempted to access a bit out of range\n");
exit(1);
}
}
void bitv_set(struct bitv *b, int bit) {
check_bounds(b, bit);
b->words[bit >> 5] |= 1 << (bit % BITS_PER_WORD);
}
void bitv_clear(struct bitv *b, int bit) {
check_bounds(b, bit);
b->words[bit >> 5] &= ~(1 << (bit % BITS_PER_WORD));
}
int bitv_test(struct bitv *b, int bit) {
check_bounds(b, bit);
return b->words[bit >> 5] & (1 << (bit % BITS_PER_WORD));
}
void bitv_free(struct bitv *b) {
if (b != NULL) {
if (b->words != NULL) free(b->words);
free(b);
}
}
void bitv_dump(struct bitv *b) {
if (b == NULL) return;
for(int i = 0; i < b->nwords; i++) {
word_t w = b->words[i];
for (int j = 0; j < BITS_PER_WORD; j++) {
printf("%d", w & 1);
w >>= 1;
}
printf(" ");
}
printf("\n");
}
void test(struct bitv *b, int bit) {
if (bitv_test(b, bit)) printf("Bit %d is set!\n", bit);
else printf("Bit %d is not set!\n", bit);
}
int main(int argc, char *argv[]) {
struct bitv *b = bitv_alloc(32);
bitv_set(b, 1);
bitv_set(b, 3);
bitv_set(b, 5);
bitv_set(b, 7);
bitv_set(b, 9);
bitv_set(b, 32);
bitv_dump(b);
bitv_free(b);
return 0;
}
【讨论】：
boost::dynamic_bitset 如果长度仅在运行时已知。
std::bitset 如果长度在编译时已知（尽管是任意的）。
【讨论】：
.to_ulong()来获取设备的数值，假设小于32位。
由于您提到了 C 和 C++，我假设像 boost::dynamic_bitset 这样的面向 C++ 的解决方案可能不适用，而是讨论低级 C 实现。请注意，如果像 boost::dynamic_bitset 这样的东西适合您，或者您可以找到预先存在的 C 库，那么使用它们可能比自己滚动更好。
警告：以下代码均未经过测试甚至编译，但应该非常接近您的需要。
首先，假设您有一个固定的位集大小 N。然后类似以下的工作：
typedef uint32_t word_t;
enum { WORD_SIZE = sizeof(word_t) * 8 };
word_t data[N / 32 + 1];
inline int bindex(int b) { return b / WORD_SIZE; }
inline int boffset(int b) { return b % WORD_SIZE; }
void set_bit(int b) {
data[bindex(b)] |= 1 << (boffset(b));
}
void clear_bit(int b) {
data[bindex(b)] &= ~(1 << (boffset(b)));
}
int get_bit(int b) {
return data[bindex(b)] & (1 << (boffset(b));
}
void clear_all() { /* set all elements of data to zero */ }
void set_all() { /* set all elements of data to one */ }
正如所写，这有点粗略，因为它只实现了一个具有固定大小的全局位集。要解决这些问题，您需要从如下所示的数据结构开始：
struct bitset { word_t *words; int nwords; };
然后编写函数来创建和销毁这些位集。
struct bitset *bitset_alloc(int nbits) {
struct bitset *bitset = malloc(sizeof(*bitset));
bitset->nwords = (n / WORD_SIZE + 1);
bitset->words = malloc(sizeof(*bitset->words) * bitset->nwords);
bitset_clear(bitset);
return bitset;
}
void bitset_free(struct bitset *bitset) {
free(bitset->words);
free(bitset);
}
现在，修改以前的函数以采用struct bitset * 参数相对简单。仍然无法在其生命周期内重新调整位集的大小，也没有任何边界检查，但此时两者都不会难以添加。
【讨论】：
我已经编写了一个基于Dale Hagglund's response 的工作实现，以在 C 中提供一个位数组（BSD 许可证）。
https://github.com/noporpoise/BitArray/
请让我知道您的想法/提出建议。我希望寻找这个问题的答案的人会发现它很有用。
【讨论】：
这篇文章比较老了，但是在我的 ALFLB 库中有一个高效的 C 位数组套件。
对于许多没有硬件除法操作码的微控制器，这个库是高效的，因为它不使用除法：而是使用掩码和位移。 （是的，我知道有些编译器会将除以 8 转换为移位，但这因编译器而异。）
它已经在最多 2^32-2 位的数组上进行了测试（大约 40 亿位存储在 536 MBytes 中），尽管如果您的应用程序的 for 循环中没有使用最后 2 位，则应该可以访问。
请参阅下面的文档摘录。 Doco 是http://alfredo4570.net/src/alflb_doco/alflb.pdf，库是http://alfredo4570.net/src/alflb.zip
享受，
阿尔夫
//------------------------------------------------------------------
BM_DECLARE( arrayName, bitmax);
Macro to instantiate an array to hold bitmax bits.
//------------------------------------------------------------------
UCHAR *BM_ALLOC( BM_SIZE_T bitmax);
mallocs an array (of unsigned char) to hold bitmax bits.
Returns: NULL if memory could not be allocated.
//------------------------------------------------------------------
void BM_SET( UCHAR *bit_array, BM_SIZE_T bit_index);
Sets a bit to 1.
//------------------------------------------------------------------
void BM_CLR( UCHAR *bit_array, BM_SIZE_T bit_index);
Clears a bit to 0.
//------------------------------------------------------------------
int BM_TEST( UCHAR *bit_array, BM_SIZE_T bit_index);
Returns: TRUE (1) or FALSE (0) depending on a bit.
//------------------------------------------------------------------
int BM_ANY( UCHAR *bit_array, int value, BM_SIZE_T bitmax);
Returns: TRUE (1) if array contains the requested value (i.e. 0 or 1).
//------------------------------------------------------------------
UCHAR *BM_ALL( UCHAR *bit_array, int value, BM_SIZE_T bitmax);
Sets or clears all elements of a bit array to your value. Typically used after a BM_ALLOC.
Returns: Copy of address of bit array
//------------------------------------------------------------------
void BM_ASSIGN( UCHAR *bit_array, int value, BM_SIZE_T bit_index);
Sets or clears one element of your bit array to your value.
//------------------------------------------------------------------
BM_MAX_BYTES( int bit_max);
Utility macro to calculate the number of bytes to store bitmax bits.
Returns: A number specifying the number of bytes required to hold bitmax bits.
//------------------------------------------------------------------
【讨论】：
您可以使用std::bitset
int main() {
const bitset<12> mask(2730ul);
cout << "mask = " << mask << endl;
bitset<12> x;
cout << "Enter a 12-bit bitset in binary: " << flush;
if (cin >> x) {
cout << "x = " << x << endl;
cout << "As ulong: " << x.to_ulong() << endl;
cout << "And with mask: " << (x & mask) << endl;
cout << "Or with mask: " << (x | mask) << endl;
}
}
【讨论】：