在 C++ 中使用 std::vector<bool> 对象是不是可以接受，还是应该使用替代方法？

Posted 2023-02-18

【中文标题】在 C++ 中使用 std::vector<bool> 对象是不是可以接受，还是应该使用替代方法？

【英文标题】：Is the use of std::vector<bool> objects in C++ acceptable, or should I use an alternative?在 C++ 中使用 std::vector<bool> 对象是否可以接受，还是应该使用替代方法？

【发布时间】：2011-10-10 13:15:31

【问题描述】：

我正在使用用户定义的位数（我持有一个 3 维位数组，因此大小按立方增加 - 假设不少于 512 位），并且需要分别翻转它们。现在，我只是在电脑上使用bool 类型，因为内存不是问题。我确实计划将来将代码移至微控制器，因此处理能力和内存要求可能是一个问题。不过现在，我只想要速度。

然后我从C++ STL 中找到了std::bitset 对象，但我无法在运行时定义位集的大小。然后我发现std::vector<byte> 有一个特殊的初始化程序将它们存储为位（而不是整个字节或 4 个字节），但后来在***中找到了this section：

标准库定义了vector 模板的特化 为bool。该专业的描述表明 实现应该打包元素，以便每个bool 只使用 一点的内存。这被广泛认为是一个错误。 [...] C++ 标准委员会和库工作组普遍认为，vector<bool> 应该被弃用并随后从标准库中删除，而该功能将以不同的名称重新引入。

现在，您可能会看到我想要使用 vector<bool> 对象，但在阅读之后，我正在考虑使用其他东西。唯一的问题是我不确定要使用 什么。我很好奇为什么他们说应该重新引入功能（尽管名称不同）。

所以，我的问题是，使用 vector<bool> 对象是否可以接受（因为它们是 STL 的一部分）？它们是 C++ 标准的一部分吗？

如果它们的使用不可接受，是否有可接受的替代解决方案（在我之外自己定义一个特殊容器）？我自己有一些想法，但我只是好奇是否有人有更好的解决方案。另外，我想避免使用大型库（同样，我希望最终将此代码移植到微控制器）。

【问题讨论】：

仅使用vec[bit>>3] |= (1<<(bit&7)); 和std::vector<unsigned char> 有什么问题？

【参考方案1】：

In "Effective STL," Item 18，Scott Meyers 推荐：“避免使用向量。”：

作为一个 STL 容器，确实只有两点不妥 矢量。首先，它不是 STL 容器。其次，它不 持有布尔值。除此之外，没有什么可反对的。

【参考方案2】：

vector<bool> 没有任何问题，只是它不等同于 vector<T>，因为 T 是等同于 bool 的整数类型。这仅显示在性能（CPU 一次仅访问字节，其中 vector<bool> 中的每个元素都存储在一个位中）和内存访问（对 vector<bool> 的第一个元素的引用不等同于类似的数组与任何其他vector<T>。

不幸的是，它是标准的一部分：参见 23.3.7 (C++0x FDIS) 部分。

【讨论】：

vector 针对空间而非速度进行了优化。它也不像 vector 那样确认容器语义。

【参考方案3】：

批评是vector<bool> 是唯一不完全符合标准容器要求的标准容器。有点意外。

另一点是vector<bool> 强制每个人进行空间优化（通过存储位），而某些用户可能更喜欢速度优化。

除此之外，主要的偏差是容器不能返回对其成员的引用，因为它不存储任何布尔值。这将使奇怪的标准库算法无法为vector<bool> 编译。

如果你能接受它，并且它满足你对其他一切的需求，那么使用它是完全可以的。

【参考方案4】：

boost.dynamic_bitset 几乎与 std::bitset 相同，只是它的大小是在运行时给出的。如果你对 boost 依赖不感兴趣，它的源代码（完全包含在它的头文件中）至少可以提供更多关于如何编写这种容器的想法。

【讨论】：

感谢您的回复，我更改了我的问题以更准确地反映我选择 512 的原因（我正在使用的网格是 8x8x8，但它可以定义为任何大小，因此元素的数量 [以及因此内存需求] 立方增加）。

@Breakthrough 没关系我在 512 上的注释，但是那个潜在的大型 3D 数组中的数据有任何内部结构吗？也许还有其他数据结构可以利用它，比如 en.wikipedia.org/wiki/K-d_tree en.wikipedia.org/wiki/Octree 和朋友？

+1，您的答案没有任何问题，我非常感谢那些替代数据类型，但@rubenvb 发布了一个更适合我正在寻找的答案。在这种情况下，我不认为树是要走的路，因为我没有执行任何二进制搜索。但是，我确实需要几乎立即以无特定顺序访问此数组中的任何元素...

【参考方案5】：

vector<bool> 的正确使用没有什么问题，就像auto_ptr 没有什么问题一样——只要你在继续之前知道缺点和惊喜。

【讨论】：

确实如此。如果vector<bool> 适合您，请使用它。这是标准的一部分。如果安全使用，将来删除专业化时最糟糕的情况不是您的代码会中断，而是它会突然使用更多的 RAM。

不要使用auto_ptr。它在 C++11 中被弃用并在 C++17 中被删除。

【参考方案6】：

我建议使用BITSCAN 库作为 Boost:dynamic_bitset 的替代方案。比较调查可以找到here。

【参考方案7】：

替代方案可能是 BitMagic，尽管我不确定它是否适用于 x86 以外的任何其他架构（它使用 SIMD 进行了高度优化）。