如何實現簡單的位數組(bit array)

在 comp.lang.c 上面看到一則不錯的 FAQ，《How can I implement sets or arrays of bits？》感覺很實用，僅僅使用了幾個簡單的宏就實現了一個基本的位數組（bitset）。

#include <limits.h>        /* for CHAR_BIT */

#define BITMASK(b) (1 << ((b) % CHAR_BIT))
#define BITSLOT(b) ((b) / CHAR_BIT)
#define BITSET(a, b) ((a)[BITSLOT(b)] |= BITMASK(b))
#define BITCLEAR(a, b) ((a)[BITSLOT(b)] &= ~BITMASK(b))
#define BITTEST(a, b) ((a)[BITSLOT(b)] & BITMASK(b))
#define BITNSLOTS(nb) ((nb + CHAR_BIT - 1) / CHAR_BIT)

下面是一些簡單的例子：

• 聲明一個固定長度（50個bit）的位數組：

char bitarray[BITNSLOTS(50)];

• 設置位數組中的某一位：

BITSET(bitarray, 23);

• 檢測某一位

if(BITTEST(bitarray, 35)) ...

• 求兩個位數組的並集

for(i = 0; i < BITNSLOTS(47); i++)
    array3[i] = array1[i] | array2[i];

• 求兩個位數組的交集

for(i = 0; i < BITNSLOTS(47); i++)
    array3[i] = array1[i] & array2[i];

下面是一個完整的例子，利用 Sieve of Eratosthenes 算法求素數：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAX 10000

int main()
{
    char bitarray[BITNSLOTS(MAX)];
    int i, j;

    memset(bitarray, 0, BITNSLOTS(MAX));

    for(i = 2; i < MAX; i++) {
        if(!BITTEST(bitarray, i)) {
            printf("%d\n", i);
            for(j = i + i; j < MAX; j += i)
                BITSET(bitarray, j);
        }
    }
    return 0;
}

（完）