#include <limits>
#include <stdexcept>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

class bitstring
{
public:
    // Тип элемента в котором будут храниться наши данные. int выбран только потому, что современные процессоры
    // быстрее работают с 32х битными данными(при условии выравнивания по границе слова), чем с отдельными байтами.
    // Если надо Вам unsigned char замените.
    typedef unsigned int itemType;
    // Конструктор
    // value-значение
    // length-длина нашей битовои строки(в битах)
    bitstring(itemType value = 0, size_t length = _itemSize);
    // Конструктор в качестве аргумента принимающий строку символов
    bitstring(const string& str, size_t length = _itemSize);
    // Битовые операции представлены стандартным набором
    // И
    bitstring operator&(const bitstring& b) const;
    // ИЛИ
    bitstring operator|(const bitstring& b) const;
    // Исключающее ИЛИ
    bitstring operator^(const bitstring& b) const;
    // НЕ
    bitstring operator~() const;
    // Сдвиг влево
    bitstring operator<<(unsigned char b) const;
    // Сдвиг вправо
    bitstring operator>>(unsigned char b) const;
    // Индексатор
    bool operator[](size_t bit);
    // Возвращает размер в битах
    size_t length() const;
private:
    // Тип вектор для хранения данных
    typedef vector<itemType> dataType;
    // Количество бит в одном элементе вектора
    static const int _itemSize = sizeof (itemType)*8;
    // Здесь будем хранить число
    dataType _data;
    // Длина строки в битах
    size_t _length;
    // Используется внутри класса
    bitstring(dataType data, size_t length);
    // Используется для получения маски в для битовых операций

    static itemType createMask(size_t length)
    {
        size_t shift = length % _itemSize;
        if (!shift)shift = _itemSize;
        return ~(numeric_limits<itemType>::max() << shift);
    }
    // Используется внутри класса. Обнуляет лишние биты если длина битовой строки не кратна размеру элемента itemType

    void trim()
    {
        if (_data.size())_data[_data.size() - 1] &= createMask(_length);
    }
    // Операторы ввода-вывода
    friend istream & operator>>(istream& stream, bitstring& b);
    friend ostream & operator<<(ostream& stream, const bitstring& b);
};
// Будем использовать для ввода битовых строк

void bitstringInput(string msg, bitstring& res)
{
    while (true)
    {
        cout << msg;
        cin >> res;
        if (cin.fail())
        {
            cout << "Ошибочный ввод" << endl;
            cin.clear();
            cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');
        }
        else
        {
            cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');
            break;
        }
    }
}

int main()
{
    setlocale(LC_ALL, "russian");
    // Объявим 2 битовых строки длиной 64 и 16 бит
    bitstring A(0, 64), B(0, 16);
    // Вводим их
    bitstringInput("Введите A:", A);
    bitstringInput("Введите B:", B);
    // Пример операций
    cout << "A=" << A << endl;
    cout << "B=" << B << endl;
    cout << "A&B=" << (A & B) << endl;
    cout << "A|B=" << (A | B) << endl;
    cout << "A^B=" << (A^B) << endl;
    cout << "~A=" << (~A) << endl;
    cout << "~B=" << (~B) << endl;
    cout << "A>>2=" << (A >> 2) << endl;
    cout << "B>>7=" << (B >> 7) << endl;
    cout << "A<<2=" << (A << 2) << endl;
    cout << "B<<7=" << (B << 7) << endl;
    system("PAUSE");
    return 0;
}

bitstring::bitstring(itemType value, size_t length)
: _length(length)
{
    if (_length == 0)_length = _itemSize;
    size_t dataLength = _length / _itemSize + (_length % _itemSize ? 1 : 0);
    _data.resize(dataLength, 0);
    _data[0] = value;
    trim();
}

bitstring::bitstring(const string& str, size_t length)
: _length(length)
{
    if (_length == 0)_length = str.length();
    size_t dataLength = _length / _itemSize + (_length % _itemSize ? 1 : 0);
    _data.resize(dataLength, 0);
    string::const_reverse_iterator strIt = str.rbegin();
    dataType::iterator dataIt = _data.begin();
    while (strIt != str.rend() && dataIt != _data.end())
    {
        int bitsCount = 0;
        itemType value = 0;
        while (strIt != str.rend() && bitsCount < _itemSize)
        {
            switch (*strIt)
            {
            case '0':
                break;
            case '1':
                value |= (1 << bitsCount);
                break;
            default:
                _data.clear();
                throw invalid_argument("This is not bit String");
            }
            ++bitsCount;
            ++strIt;
        }
        *dataIt++ = value;
    }
    trim();
}

bitstring::bitstring(dataType data, size_t length)
: _data(data)
, _length(length)
{
    if (!_data.size())_data.push_back(0);
    if (_length == 0)_length = _itemSize;
    size_t dataLength = _length / _itemSize + (_length % _itemSize ? 1 : 0);
    _data.resize(dataLength, 0);
    trim();
}

bitstring bitstring::operator&(const bitstring& b) const
{
    size_t maxBits = max(_length, b._length);
    size_t minLen = min(_data.size(), b._data.size());
    dataType data(minLen);
    for (unsigned int i = 0; i < minLen; ++i)
    {
        data[i] = _data[i] & b._data[i];
    }
    return bitstring(data, maxBits);
}

bitstring bitstring::operator|(const bitstring& b) const
{
    size_t maxBits = max(_length, b._length);
    size_t minLen = min(_data.size(), b._data.size());
    size_t maxLen = max(_data.size(), b._data.size());
    dataType data(maxLen);
    for (unsigned int i = 0; i < minLen; ++i)
    {
        data[i] = _data[i] | b._data[i];
    }
    const dataType* from = 0;
    if (_data.size() > b._data.size())from = &_data;
    else if (_data.size() < b._data.size())from = &b._data;
    if (from)
    {
        for (size_t i = minLen; i < maxLen; ++i)
        {
            data[i] = (*from)[i];
        }
    }
    return bitstring(data, maxBits);
}

bitstring bitstring::operator^(const bitstring& b) const
{
    size_t maxBits = max(_length, b._length);
    size_t minLen = min(_data.size(), b._data.size());
    size_t maxLen = max(_data.size(), b._data.size());
    dataType data(maxLen);
    for (unsigned int i = 0; i < minLen; ++i)
    {
        data[i] = _data[i]^b._data[i];
    }
    const dataType* from = 0;
    if (_data.size() > b._data.size())from = &_data;
    else if (_data.size() < b._data.size())from = &b._data;
    if (from)
    {
        for (size_t i = minLen; i < maxLen; ++i)
        {
            data[i] = (*from)[i]^0;
        }
    }
    return bitstring(data, maxBits);
}

bitstring bitstring::operator~() const
{
    dataType data(_data.size());
    for (unsigned int i = 0; i < _data.size(); ++i)
    {
        data[i] = ~_data[i];
    }
    return bitstring(data, _length);
}

bitstring bitstring::operator<<(unsigned char b) const
{
    dataType data(_data);
    int distance = b / _itemSize;
    int shift = b % _itemSize;
    if (distance)
    {
        for (unsigned int i = distance, j = 0; i < data.size(); ++i, ++j)
        {
            data[i] = data[j];
            data[j] = 0;
        }
    }
    itemType carry = 0;
    itemType mask = ~(numeric_limits<itemType>::max() >> shift);
    for (dataType::iterator it = data.begin(); it != data.end(); ++it)
    {
        itemType newCarry = ((*it) & mask) >> (_itemSize - shift);
        *it = ((*it) << shift) | carry;
        carry = newCarry;
    }
    return bitstring(data, _length);
}

bitstring bitstring::operator>>(unsigned char b) const
{
    dataType data(_data);
    int distance = b / _itemSize;
    int shift = b % _itemSize;
    if (distance)
    {
        for (unsigned int i = distance, j = 0; i < data.size(); ++i, ++j)
        {
            data[j] = data[i];
            data[i] = 0;
        }
    }
    itemType carry = 0;
    itemType mask = ~(numeric_limits<itemType>::max() << shift);
    for (dataType::reverse_iterator it = data.rbegin(); it != data.rend(); ++it)
    {
        itemType newCarry = ((*it) & mask) << (_itemSize - shift);
        *it = ((*it) >> shift) | carry;
        carry = newCarry;
    }
    return bitstring(data, _length);
}

bool bitstring::operator[](size_t bit)
{
    if (bit < _length)
    {
        unsigned int itemNo = bit / _itemSize;
        unsigned int shift = bit % _itemSize;
        itemType mask = 1 << shift;
        return (_data[itemNo] & mask) != 0;
    }
    else throw range_error("bool operator[](unsigned int bit):parameter 'bit' out of range");
}

inline size_t bitstring::length() const
{
    return _length;
}

istream & operator>>(istream& stream, bitstring& b)
{
    string str;
    stream >> str;
    bitstring::dataType data;
    for (string::const_reverse_iterator it = str.rbegin(); it != str.rend();)
    {
        int bitsCount = 0;
        bitstring::itemType value = 0;
        while (it != str.rend() && bitsCount < b._itemSize)
        {
            switch (*it)
            {
            case '0':
                break;
            case '1':
                value |= (1 << bitsCount);
                break;
            default:
                stream.setstate(ios::badbit);
                return stream;
            }
            ++bitsCount;
            ++it;
        }
        data.push_back(value);
    }
    if (b._length == 0)b._length = b._itemSize;
    size_t dataLength = b._length / b._itemSize + (b._length % b._itemSize ? 1 : 0);
    data.resize(dataLength, 0);
    data[data.size() - 1] &= bitstring::createMask(b._length);
    b._data = data;
    return stream;
}

ostream & operator<<(ostream& stream, const bitstring& b)
{
    string res;
    for (bitstring::dataType::const_iterator it = b._data.begin(); it != b._data.end(); ++it)
    {
        unsigned int count = 0;
        bitstring::itemType value = *it;
        while (count < b._itemSize)
        {
            if (value & 1)res = '1' + res;
            else res = '0' + res;
            value >>= 1;
            ++count;
        }
    }
    if (res.length() > b._length)res.erase(0, res.length() - b._length);
    res.erase(0, res.find('1'));
    if (res.empty())res = '0';
    stream << res;
    return stream;
}