为什么std :: bitset建议比sizeof更多的可用位表示有？

Question

我正在研究C ++中的一些简单的位操作问题，并在尝试可视化我的步骤时遇到了这个问题。我知道分配给不同基元类型的位数可能因系统而异。对于我的机器，sizeof(int)输出4，所以我有4个char值得我的价值。我现在也知道一个字节的定义通常是8位，但不一定是这种情况。当我输出CHAR_BIT时，我得到了8。因此，我希望我的int值总共有32位。

然后我可以继续将int的二进制值打印到屏幕上：

int max=~0; //All my bits are turned on now
std::cout<<std::bitset<sizeof(int)*CHAR_BIT>(max)<<std::endl;

$:11111111111111111111111111111111

如果我想要，我可以增加bitset大小：

int max=~0;
std::cout<<std::bitset<sizeof(int)*CHAR_BIT*3>(max)<<std::endl;

$:000000000000000000000000000000001111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111

为什么有这么多？我本来期望只有32个，用零填充。相反，有两倍，发生了什么？

当我用与unsigned int大小相同的int重复实验时，额外的那些没有出现：

unsigned int unmax=~0;
std::cout<<std::bitset<sizeof(unsigned int)*CHAR_BIT*3>(unmax)<<std::endl;

$:000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111

Answer 1

std::bitset的构造函数接受unsigned long long，当你尝试将一个-1（这是~0在int中）分配给unsigned long long时，你得到8个字节（64位）的1s。

使用unsigned int不会发生这种情况，因为您指定的值为4294967295而不是-1，即unsigned long long中的32 1s

Answer 2

当你写int max=~0;时，max将是32位填充1s，解释为整数是-1。

当你写作

std::bitset<sizeof(int)*CHAR_BIT>(max)
// basically, same as
std::bitset<32>(-1)

你需要记住，std::bitset构造函数需要一个unsigned long long。所以你传递给它的-1，转换为64位表示-1，这是64位全部用1填充（因为你有一个负值，符号扩展保持这样，通过填充32个最左边的位1s ）。

因此，std::bitset的构造函数得到一个填充1s的unsigned long long，它用1s初始化你问的32位。所以，当你打印它时，你得到：

11111111111111111111111111111111

然后，当你写：

std::bitset<sizeof(int)*CHAR_BIT*3>(max)
// basically, same as
std::bitset<96>(-1)

std::bitset构造函数将使用您传递的unsigned long long的值初始化96个最右边的96位，因此这些64位用1填充。其余位（最左边的32位）用零初始化。因此，当您打印它时，您会得到：

000000000000000000000000000000001111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111

另一方面，当你写unsigned int unmax=~0;时，你将所有1分配给unsigned int，所以你得到UINT_MAX。

然后，当你写：

std::bitset<sizeof(unsigned int)*CHAR_BIT*3>(unmax)
// basically, same as
std::bitset<96>(UINT_MAX)

你传递的UINT_MAX被转换为64位表示，其中最右边的32位填充1s，其余全部为0（因为你有一个正值，符号扩展保持这样，通过用0填充最左边的32位）。

所以unsinged long long构造函数得到的std::bitset表示为32 0s，然后是32 1s。它会初始化96个最右边的位，你用32 0s跟随32个1s。其余32个最左边的位（96位）用零初始化。因此，当你打印它时，你得到（64 0s后跟32 1s）：

000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111