c++ - 将非拥有位容器基于 std::vector 是个好主意吗? 标准::跨度？

Question

在我的几个项目中，我越来越需要处理内存中的连续位序列 - 高效（*）。到目前为止，我已经编写了一堆可内联的独立函数，以选择“位容器”类型（例如uint32_t）为模板，用于获取和设置位，将“或”和“与”应用于它们的值，定位容器，以位为单位的长度转换为以字节为单位的大小或容器中的长度等......看起来这是编写类的时间。

我知道 C++ 标准库有一个专门化的std::vector<bool>，这被许多人认为是一个设计缺陷——因为它的迭代器不暴露实际bool的 s，而是代理对象。无论这对于专业化来说是一个好主意还是一个坏主意，这绝对是我正在考虑的东西 - 一个显式的位代理类，希望它“总是”被优化掉（用constexpr,noexcept和很好地润滑inline）。因此，我正在考虑可能std::vector从标准库实现之一改编代码。

另一方面，我的预期课程：

• 永远不会拥有数据/位-它将接收起始位容器地址（假设对齐）和位长度，并且不会分配或释放。
• 它将无法动态或以其他方式调整数据大小 - 即使在保留与 std::vector::resize() 相同的空间量时也不行；它的长度将在其生命周期/范围内固定。
• 它不应该对堆一无所知（并且在没有堆时工作）

从这个意义上说，它更像是位的跨度类。那么也许从跨度开始呢？我不知道，跨度仍然不标准；并且跨度中没有代理...

那么什么是我实现的良好基础（编辑：不是基类）？std::vector<bool>? std::span? 两个都？没有任何？或者 - 也许我正在重新发明轮子，这已经是一个已解决的问题？

笔记：

• 位序列长度在运行时是已知的，而不是编译时；否则，正如@SomeProgrammerDude 建议的那样，我可以使用std::bitset.
• 我的班级不需要“成为”跨度或“成为”向量，所以我没有考虑专门研究其中任何一个。

(*) - 到目前为止，SIMD 效率不高，但可能会在以后出现。此外，这可以在我们不 SIMDize 而是假装通道是正确线程的 CUDA 代码中使用。

标签： c++stdvectorclass-designc++20std-span

Answer 1

而不是std::vector或者std::span我怀疑您的类的实现将与 共享更多共同点std::bitset，因为它几乎是相同的东西，除了（固定）运行时确定的大小。

事实上，您可能会采用典型的std::bitset实现并将<size_t N>模板参数作为size_t size_成员（或您喜欢的任何名称）移动到类中，并且您将拥有几乎没有任何更改的动态 bitset 类。你可能想摆脱任何你认为不重要的东西，比如构造函数std::string和朋友。

最后一步是删除底层数据的所有权：基本上，您将在构造函数中删除底层数组的创建，并使用一些指针维护现有数组的视图。

如果您的客户不同意用于存储的底层无符号整数类型（您称之为“位容器”），那么您可能还需要使您的类成为这种类型的模板，尽管如果每个人都同意会更简单说uint64_t。

就目前std::vector<bool>而言，你不需要太多：vector你想做的一切，std::bitset可能也会做：vector增加的主要是动态增长——但你说过你不想要那个。vector<bool>具有代表单个位的代理对象概念，但std::bitset.

从std::span您的基础数据的非所有权的想法，但我不认为这实际上代表了很多基础代码。如果这对您有用（主要是如果您有时使用编译时大小并且可以将某些std::span方法专门化为更多在这种情况下有效）。Extent == std::dynamic_extent