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位操作：BitVector32结构 z

2024-07-02 22:15:39   226人阅读

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  • 温习位操作
  • BitVector32的位操作
  • CreateMask方法
  • 使用BitVector32.Section来存储小整数

BitVector32结构体位于System.Collections.Specialized命名空间内，相对.NET中另外一个位容器BitArray，他的优点是速度快，占用空间小，并可以存储小数字。他内部用一个32位的整数来存储数据，因此只能存储32位的比特数据。

 

 

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温习位操作

在看BitVector32前，温习一下简单的位操作还是很有必要的，常见的位操作无非就是与（AND），或（OR），非（NOT）。一般情况下，将一位设置成1就是把这个为或1的操作，将一位设置成0就是把这个位与0的操作。同时或0，与1结果不变。

这样的话，比如一个8位的数据：

0000 1111

我们想把第二个0设置成1，那么把他和下面这个数进行或操作：

0100 0000

结果就是

0100 1111

第二位变成了1

还是这个数

0000 1111

如果想把最后一个1设置成0，那么把他和下面这个数进行与操作

1111 1110

结果就是

0000 1110

 

那么我们可以这样总结一下：

想要操作一个位，我们把其他位设置成0，把这个位设置成1，这个数就是所谓的位掩码（也称位屏蔽，MSDN里用的是位屏蔽）。

那么如果想打开一个位（就是把这个位设置成1）：源数据 = 源数据 OR 位掩码。

如果想关掉一个位（就是把这个位设置成0）：源数据 = 源数据 AND 位掩码取反。

(位掩码取反就是非（NOT）操作：0变成1，1变成0)。

 

 

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BitVector32的位操作

了解了基本位操作BitVector32的理解就会简单多了。

首先BitVector32本质上用一个32位的数来表示数据，那么初始化BitVector32结构时必须制定一个最初值，用户可以传入一个int或者另一个已经存在的BitVector32来构造一个新的BitVector32.

BitVector32的Data属性返回一个int用来表示内部数据，如果用来显示BitVector32的内容，这个Data是没有意义的，因为他是十进制化的结果，这时候用BitVector32的ToString方法就可以返回有用的文字说明。

BitVector32 bits =newBitVector32(0xF); //初始化BitVector32：设置低4位为1  0x 00 00 00 00 00 00 00 0F Console.WriteLine(bits.Data); //（十六进制）0xF 等于 （二进制）1111 等于 （十进制）15 所以输出15 Console.WriteLine(bits.ToString()); //输出：BitVector32{00000000000000000000000000001111} （看得出来：后四位是1）

 

接下来就是最重要的位操作了。

BitVector32结构体提供索引器（Indexer）可以直接通过bool对象操作BitVector32结构，索引器参数是int，这个int可不是指第几位的意思（BitArray中的索引器是第几位），而是需要一个位掩码（位屏蔽），通过这个BitVector32通过这个位掩码来操作内部比特位，来看看Reflector下BitVector32索引器的源码

structBitVector32 { //data 就是 BitVector32的Data属性的对应字段 publicboolthis[int bit]     { get         { return ((this.data & bit) == ((ulong)bit)); //通过数据和掩码的与操作，来将其他位清0，保留掩码的设置位 //如果操作后的结果等于掩码，很显然这是操作位就是1，返回true //否则的话，返回false         } set         { if (value)             { this.data |= (uint)bit; //数据 = 数据 OR 掩码，将指定位设置成1             } else             { this.data &= (uint)~bit; //数据 = 数据 AND 掩码取反，将指定位设置成0 //C# 取反位操作运算符：~             }         }     }
}

上面代码我加了注释，可以看到，BitVector32的位操作就是利用普通位掩码的操作。

 

好了那么用BitVector32索引器操作其实就是定义好位掩码，接着取回信息或者赋值就可以了。

//注意using System.Collections.Specialized;
int mask1 =1; //掩码代表最后一位：二进制表示：0...0001 int mask2 =4; //掩码代表倒数第三位：二进制表示：0...0000100
BitVector32 bits =newBitVector32(-1); //-1补码：1...1111  //设置BitVector32全部为1 Console.WriteLine(bits);
Console.WriteLine("设置最后一位和倒数第三位位0"); bits[mask1] = bits[mask2] =false; Console.WriteLine(bits);
Console.WriteLine("设置倒数第三位为1"); bits[mask2] =true; Console.WriteLine(bits);

 

输出：

BitVector32{11111111111111111111111111111111} 设置最后一位和倒数第三位位0 BitVector32{11111111111111111111111111111010} 设置倒数第三位为1 BitVector32{11111111111111111111111111111110}

 

 

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CreateMask方法

BitVector还有一个CreateMask方法，他的作用就是方便用户定义位掩码。

 

CreateMask(无参数)：返回第一个位（最低位）的位掩码，那么就是0…00001，十进制的话就是1

CreareMask(int)：首先判断一直位掩码的合法性，并返回向左移1位的结果。

参考CreateMask的源代码：

publicstaticint CreateMask(int previous) { if (previous ==0)     { return1;     } if (previous ==-2147483648) //这个数等于Int32.MinValue 二进制是100...0，无法再向左移位，因此异常     { thrownewInvalidOperationException(SR.GetString("BitVectorFull")); //抛出异常     } return (previous <<1); //向左移1位 }

 

当然如果你掌握了上述位操作和位掩码的概念，我个人感觉CreateMask有点多此一举，我们就直接用MSDN的例子（我改了改注释）

// 初始化BitVector32：全部0 BitVector32 myBV =newBitVector32(0);
// 创建最低位的掩码，然后陆续创建倒数第二位，倒数第三位……倒数第五位的掩码 int myBit1 =BitVector32.CreateMask(); int myBit2 =BitVector32.CreateMask(myBit1); int myBit3 =BitVector32.CreateMask(myBit2); int myBit4 =BitVector32.CreateMask(myBit3); int myBit5 =BitVector32.CreateMask(myBit4); Console.WriteLine("最初值:               \t{0}", myBV.ToString());
// 设置倒数第三位为1 myBV[myBit3] =true; Console.WriteLine("myBit3 = TRUE          \t{0}", myBV.ToString());
// 将掩码加起来，同时设置两个位 myBV[myBit4 + myBit5] =true; Console.WriteLine("myBit4 + myBit5 = TRUE \t{0}", myBV.ToString()); myBV[myBit1 | myBit2] =true; Console.WriteLine("myBit1 | myBit2 = TRUE \t{0}", myBV.ToString());

 

输出：

最初值:                 BitVector32{00000000000000000000000000000000} myBit3 = TRUE           BitVector32{00000000000000000000000000000100} myBit4 + myBit5 = TRUE  BitVector32{00000000000000000000000000011100} myBit1 | myBit2 = TRUE  BitVector32{00000000000000000000000000011111}

如果你手动输出上面例子中的myBit1-5的值，其实就是我们上面讲到的倒数一到五位的掩码值。


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