C#中的位操作：BitVector32结构
C#中的位操作：BitVector32结构http://www.cnblogs.com/mgen/archive/2011/06/25/2090265.htmlNET(C#)中的位操作：BitVector32结构 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
C#中的位操作：BitVector32结构
http://www.cnblogs.com/mgen/archive/2011/06/25/2090265.htmlNET(C#)中的位操作：BitVector32结构
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 = new BitVector32(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
struct BitVector32
{
//data 就是 BitVector32的Data属性的对应字段
public bool this[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 = new BitVector32(-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：
public static int CreateMask(int previous)
{
if (previous == 0)
{
return 1;
}
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
{
throw new InvalidOperationException(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有点多此一举呵呵，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 = new BitVector32(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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使用BitVector32.Section来存储小整数
BitVector32的最后一项功能就是存储小整数，这种情景很不常见，可能会用在存储空间极低的设备上。打个比方就是：比如你存3个数，一个在0-10之内，剩下两个在0-300之内。其实一般情况下，我们用3个int存就可以。如果省空间的话，用一个byte，两个short。如果还想省空间的话，用一个int存就可以，那么这个时侯，就需要BitVector32.
使用BitVector32的静态方法CreateSection返回一个BitVector32.Section结构体。CreateSection需要一个int来指定所存区域的最大整数值（注意只能存0-这个最大值），BitVector32会根据这个最大值来分配所占位长度。接着后续CreateSection函数的调用必须传入之前的Section，因为Section的创建是建立在前面Section没有占用的空闲位。
同时，BitVector32还拥有另一个重载的索引器专门针对Section来进行操作。
代码示例：
//初始化全部0
BitVector32 bits = new BitVector32(0);
//创建Section
BitVector32.Section sec1 = BitVector32.CreateSection(10);
BitVector32.Section sec2 = BitVector32.CreateSection(300, sec1);
BitVector32.Section sec3 = BitVector32.CreateSection(300, sec2);
//设置每一个Section，注意值要在定义范围之内
bits[sec1] = 9;
bits[sec2] = 123;
bits[sec3] = 289;
Console.WriteLine("Section 1值：{0}", bits[sec1]);
Console.WriteLine("Section 2值：{0}", bits[sec2]);
Console.WriteLine("Section 3值：{0}", bits[sec3]);
//来看看32位的空间用的怎么样
Console.WriteLine(bits);
/*
* 这句输出：BitVector32{00000000001001000010011110111001}
* 前面还有很多0，那么应该还可以存一些数据，果然省空间啊，呵呵
* */
输出：
Section 1值：9
Section 2值：123
Section 3值：289
BitVector32{00000000001001000010011110111001}
作者：Mgen
出处：www.cnblogs.com/mgen
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