何时使用 STL 位集而不是单独的变量？

Posted 2023-02-18

【中文标题】何时使用 STL 位集而不是单独的变量？

【英文标题】：When to use STL bitsets instead of separate variables?

【发布时间】：2010-09-06 10:53:42

【问题描述】：

在什么情况下我更适合使用 bitset（STL 容器）来管理一组标志，而不是将它们声明为多个单独的（布尔）变量？

如果我对 50 个标志使用 bitset 而不是使用 50 个单独的 bool 变量，我会获得显着的性能提升吗？

【参考方案1】：

嗯，50 个布尔值作为一个位集将占用 7 个字节，而 50 个布尔值作为一个布尔值将占用 50 个字节。现在这没什么大不了的，所以使用 bool 可能没问题。

然而，位集可能有用的一个地方是，如果您需要大量传递这些布尔值，尤其是当您需要从函数返回集合时。使用位集，您需要在堆栈上移动以进行返回的数据更少。再说一次，你可以只使用 refs 来传递更少的数据。 :)

【讨论】：

在单独的 bool 情况下，您可以使用 bit field 来不浪费 50 个字节。

【参考方案2】：

std::bitset 在您需要序列化/反序列化时会给您加分。您可以将其写入流或使用它从流中读取。但可以肯定的是，单独的布尔值会更快。毕竟，它们针对这种用途进行了优化，而 bitset 针对空间进行了优化，并且仍然涉及函数调用。它永远不会比单独的布尔值更快。

位集

非常节省空间 由于位摆弄，效率较低 使用op<< 和op>> 提供序列化/反序列化 所有位都打包在一起：您将把标志放在一个地方。

单独的布尔值

非常快 布尔值未打包在一起。他们将成为某个地方的成员。

根据事实做出决定。我个人会使用std::bitset 来处理一些对性能不重要的问题，如果我只有几个布尔值（因此它很容易概览），或者如果我需要额外的性能，我会使用布尔值。

【讨论】：

我将添加使用按位或运算符组合标志集的功能，作为 bitset 的巨大胜利。

【参考方案3】：

这取决于您所说的“性能提升”是什么意思。如果您只需要其中的 50 个，并且您的内存不低，那么单独的 bool 几乎总是比 bitset 更好的选择。它们会占用更多内存，但布尔值会快得多。位集通常实现为整数数组（布尔值被打包到这些整数中）。因此，您的 bitset 中的前 32 个布尔值（位）将只占用一个 32 位 int，但要读取每个值，您必须先进行一些按位运算以屏蔽所有您不想要的值。例如。要读取 bitset 的第二位，您需要：

找到包含所需位的 int（在这种情况下，它是第一个 int） Bitwise And that int with '2' (i.e. value & 0x02) to find if that bit is set

但是，如果内存是一个瓶颈，并且您有很多使用 bitset 的布尔值可能是有意义的（例如，如果您的目标平台是手机，或者它是非常繁忙的 Web 服务中的某个状态）

注意： bool 的 std::vector 通常具有使用 equivalent of a bitset 的特化，因此出于同样的原因，它会变得更小且更慢。因此，如果速度是个问题，最好使用 char（甚至 int）的向量，甚至只使用老式的 bool 数组。

【参考方案4】：

回复@Wilka：

实际上，C/C++ 以一种不需要您自己屏蔽的方式支持位集。我不记得确切的语法，但它是这样的：

struct MyBitset 
  bool firstOption:1;
  bool secondOption:1;
  bool thirdOption:1;
  int fourBitNumber:4;
;

您可以通过使用点表示法来引用该结构中的任何值，并且会发生正确的事情：

MyBitset bits;
bits.firstOption = true;
bits.fourBitNumber = 2;

if(bits.thirdOption) 
  // Whatever!

您可以对事物使用任意位大小。生成的结构最多可以比您定义的数据大 7 位（其大小始终是存储您定义的数据所需的最小字节数）。