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C++20中头文件bit的使用

news 来源：原创 2024/9/20 1:24:25

C++20中头文件bit是数字库(numeric library)的一部分，定义用于访问、操作和处理单个位和位序列(individual bits and sequences of bits)的函数。

1.std::endian:指示标量类型的字节序(byte order)，支持little(小端序)、big(大端序)、native:

如果所有标量类型都是小端序，则std::endian::native等于std::endian::little。如果所有标量类型都是大端序，则std::endian::native等于 std::endian::big。

如果所有标量类型的sizeof都等于1，则字节序无关紧要，并且所有三个值std::endian::little、std::endian::big和std::endian::native都相同。

如果平台使用混合字节序，则std::endian::native既不等于std::endian::big，也不等于std::endian::little。

2.std::bit_cast:将一种类型的对象表示重新解释为另一种类型的对象表示

3.std::has_single_bit:检查一个数字是否是2的整数幂

4.std::bit_ceil:找到不小于给定值的最小的2的整数幂

5.std::bit_floor:找到不大于给定值的最大2的整数幂

6.std::bit_width:找到表示给定值所需的最小位数

7.std::rotl:计算按位左循环(left-rotation)的结果

8.std::rotr:计算按位右循环(right-rotation)的结果

9.std::countl_zero:从最高有效位开始计算连续0 bits的个数

10.std::countl_one:从最高有效位开始计算连续1 bits的个数

11.std::countr_zero:从最低有效位开始计算连续0 bits的个数

12.std::countr_one:从最低有效位开始计算连续1 bits的个数

13.std::popcount:计算无符号整数中1 bits的个数。

以下为测试代码：

int test_bit()
{// 1.std::endianif constexpr (std::endian::native == std::endian::big)std::cout << "big-endian\n";else if constexpr (std::endian::native == std::endian::little)std::cout << "little-endian\n"; // little-endianelsestd::cout << "mixed-endian\n";// 2.std::bit_caststatic_assert(sizeof(float) == sizeof(uint32_t));constexpr float value{ 123.456f };uint32_t v1 = std::bit_cast<uint32_t>(value);float v2 = std::bit_cast<float>(v1);std::cout << std::hex << "v1: " << v1 << ", v2: " << v2 << std::dec << std::endl; // v1: 42f6e979, v2: 123.456// 3.std::has_single_bitconstexpr auto v3{ 4u }, v4{ 6u };std::cout << std::has_single_bit(v3) << "," << std::has_single_bit(v4) << std::endl; // 1,0// 4.std::bit_ceilusing bin = std::bitset<8>;std::cout << bin(std::bit_ceil(3u)) << "," << bin(std::bit_ceil(9u)) << std::endl; // 00000100,00010000// 5.std::bit_floorstd::cout << bin(std::bit_floor(3u)) << "," << bin(std::bit_floor(9u)) << std::endl; // 00000010,00001000// 6.std::bit_widthstd::cout <<  std::bit_width(0u) << "," << std::bit_width(3u) << std::endl; // 0,2// 7.std::rotlconstexpr std::uint8_t i{ 0b00011101 };std::cout << bin(std::rotl(i, 1)) << "," << bin(std::rotl(i, 4)) << std::endl; // 00111010,11010001// 8.std::rotrstd::cout << bin(std::rotr(i, 1)) << "," << bin(std::rotr(i, 4)) << std::endl; // 10001110,11010001// 9.std::countl_zeroconstexpr std::uint16_t s{ 0b00100011 };std::cout << std::countl_zero(i) << "," << std::countl_zero(s) << std::endl; // 3, 10// 10.std::countl_oneconstexpr std::uint32_t l{ 0b11111111101100110000000011111100 };std::cout << std::dec << std::countl_one(i) << "," << std::countl_one(l) << std::endl; // 0,9// 11.std::countr_zerostd::cout << std::countr_zero(i) << "," << std::countr_zero(l) << std::endl; // 0,2// 12.std::countr_onestd::cout << std::countr_one(i) << "," << std::countr_one(s) << std::endl; // 1,2// 13.std::popcountstd::cout << std::popcount(s) << "," << std::popcount(l) << std::endl; // 3,19return 0;
}

执行结果如下图所示：