Question

如果我们打开一个文件进行阅读，我们可以定义一个或多个状态标志，例如：ios::out以及ios::out | iso::app

我读到了按位OR，以及它如何“合并”两个位集，

例如：1010 | 0111 = 1111

现在说，当我们使用像ifstream.open(filename, stateflagA | stateflagB | stateflagC)这样的方法时，我不明白它是如何在幕后工作的。

有人可以详细说明这些状态标志的内部工作方式及其记忆表示吗？

编辑：为了更加强调我想要理解的东西（如果它有帮助），我假设open方法可以在签名中接收一个或多个状态标志作为单独的参数，而不是按位OR分隔，所以我想理解按位OR如何在这些状态标志上工作以产生不同的最终状态组合几个标志，结果允许我只使用一个参数作为状态标志或一组状态标志。即：

ifstream.open(filename, stateflagA | stateflagB | stateflagC)

而不是

ifstream.open(filename, stateflagA , stateflagB , stateflagC)

Answer 1

位标志的表示方式与表示所有积分值的方式完全相同。是什么让他们＆＃34;旗帜＆＃34;是您的计划对其价值观的解释。

位标志用于小型值集的紧凑表示。为每个值分配一个位索引。将该索引处的位设置为1的所有整数都解释为包含相应成员的集合。

考虑一个小例子：让我们说我们需要代表一组三种颜色 - 红色，绿色和蓝色。我们为红色指定零，绿色和索引为1，蓝色指数为2。这对应于以下表示：

BINARY DECIMAL COLOR
------ ------- -----
   001       1  Red
   010       2  Green
   100       4  Blue

请注意，每个标志是2的幂。这是二进制数的属性，其单个位设置为1。以下是它在C ++中的外观：

enum Color {
    Red   = 1 << 0
,   Green = 1 << 1
,   Blue  = 1 << 2
};

1 << n是构建整数的标准方法，位置n设置为1。

有了这个表示，我们可以构建具有这些颜色的任意组合的集合：

BINARY DECIMAL COLOR
------ ------- -----
   001       1  Red
   010       2  Green
   011       3  Red+Green
   100       4  Blue
   101       5  Blue+Red
   110       6  Blue+Green
   111       7  Blue+Green+Red

以下是位操作发挥作用的时候：我们可以使用它们构建集合并在单个操作中检查成员资格。

例如，我们可以使用Red构建一组Blue和|，如下所示：

Color purple = Red | Blue;

在幕后，所有这一切都是将5分配给purple，因为4 | 1是5。但是，由于您的程序将5解释为一组两种颜色，因此5的含义与整数5的含义不同，后者代表的是事物的数量。一个包。

您可以通过对其&应用来检查某个集合是否具有特定成员：

if (purple & Red) {
    // returns true
}
if (purple & Green) {
    // returns false
}

I / O库使用的标志以相同的方式工作。一些标志被组合以产生位掩码。它们的工作方式与单个标志相同，但不是让您找到成员资格，而是让您在单个位操作中找到集合交集：

Color yellow = Blue | Green;
Color purple = Red | Blue;
Color common = yellow & purple; // common == Blue

Answer 2

如果我们采用GNU libstdc ++实现并查看它们是如何实际实现的，我们会发现：

enum _Ios_Openmode 
{ 
  _S_app        = 1L << 0,
  _S_ate        = 1L << 1,
  _S_bin        = 1L << 2,
  _S_in         = 1L << 3,
  _S_out        = 1L << 4,
  _S_trunc      = 1L << 5,
  _S_ios_openmode_end = 1L << 16 
};

然后将这些值用作：

typedef _Ios_Openmode openmode;

static const openmode app =     _S_app;

/// Open and seek to end immediately after opening.
static const openmode ate =     _S_ate;

/// Perform input and output in binary mode (as opposed to text mode).
/// This is probably not what you think it is; see
/// http://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/manual/bk01pt11ch27s02.html
static const openmode binary =  _S_bin;

/// Open for input.  Default for @c ifstream and fstream.
static const openmode in =      _S_in;

/// Open for output.  Default for @c ofstream and fstream.
static const openmode out =     _S_out;

/// Open for input.  Default for @c ofstream.
static const openmode trunc =   _S_trunc;

由于值选择为1 << n，因此它们各自只有一个“位”，这使我们可以使用|（或）以及其他类似操作进行组合。

二进制文件中app为0000 0001而bin为0000 0100，因此如果我们app | bin作为打开文件的模式，我们会{ {1}}。然后0000 0101的充实内部可以使用

fstream

和

 if (mode & bin) ... do stuff for binary file ...

其他C ++库实现可以为每个标志选择一组不同的位值，但是将使用类似的系统。

Answer 3

“在场景后面”，在计算机的存储器中，每个信息最终被编码为一组比特。您的CPU已连线以对此类基本信息执行基本binary algebra操作（AND，OR，XOR，NOT）。

C ++运算符| &和^只能直接访问任何整数类型的CPU操作。对于标志管理，最好使用无符号整数类型，例如unsigned int或unsigned char。

快递概述：

技巧是每个标志对应一个固定位。这通常以2常数的幂来完成（例如：1,2,4,8，二进制编码为0001,0010,0100和1000）。
常量被命名，因为它比使用litterals更清晰（例如：const unsigned FlagA=1, FlagB=2, FlagC=4;）
二进制AND x & y确保只有x和y中为1的位保持为1.因此，这用于通过“anding”以标志为0的值重置标志。所以{{1}重置所有标志exept标志B
二进制OR x & FlagB在x或y中为1的任何位变为1.因此它用于设置标志。示例：x | y设置标志B。
二进制AND也是检查标志是否设置的快速方法：当且仅当标志B已设置时，x | FlagB才为真。

编辑：关于ifstream::open()参数的具体问题：为方便起见，这是一个设计选择。正如您所看到的，有6个标志会影响文件的处理方式（其中一些很少使用）。因此，标准不是每次都提供6个标志中的每一个，而是决定您将它们组合在一个开放模式中。可变数量的参数不是替代方案，因为被调用函数必须知道您提供了多少个参数。

如何表示状态标志以及如何使用按位OR来处理位标志？

3 个答案: