运算符 |= 在 std::vector<bool> 上

Posted 2023-02-22

【中文标题】运算符 |= 在 std::vector<bool> 上

【英文标题】：operator |= on std::vector<bool>

【发布时间】：2015-03-05 16:35:23

【问题描述】：

以下代码无法编译

#include <vector>
int main()

  std::vector<bool> enable(10);
  enable[0] |= true;
  return 0;

给出错误

no match for ‘operator|=’ (operand types are ‘std::vector<bool>::reference aka std::_Bit_reference’ and ‘bool’)

在我的实际代码中，我有一个位字段，其中包含我想要|= 的值以及函数的结果。

有很多简单的方法可以表达相同的想法，但是有什么好的理由不提供这样的运算符吗？

【问题讨论】：

你仍然可以做enable[0] = enable[0] | ...。

为什么不使用bitset

@Borgleader 在我的真实代码中长度是动态的

@Borgleader：因为那也不直接支持这个操作。

@Amxx，也许是 Boost 的dynamic_bitset？它的引用类型确实有复合赋值重载。

【参考方案1】：

主要原因是std::vector<bool> 是特殊的，它的规范特别允许实现以最小化内存使用。

对于bool 以外的任何向量，引用类型实际上可以是真正的引用（即std::vector<int>::reference 实际上可以是int &） - 通常直接引用向量本身的元素。因此，引用类型支持底层类型可以进行的所有操作是有意义的。这是因为vector<int> 在内部有效地管理int 的连续数组。除了bool之外的所有类型也是如此。

但是，为了最大限度地减少内存使用，std::vector<bool> 可能无法（实际上可能不会）在内部与bool 的实际数组一起使用。相反，它可能会使用一些打包的数据结构，例如内部的unsigned char 数组，其中每个unsigned char 是一个包含8 位的位域。因此，长度为 800 的 vector<bool> 实际上会管理 100 unsigned char 的数组，并且它消耗的内存将是 100 字节（假设没有过度分配）。如果vector<bool> 实际上包含800 bool 的数组，则其内存使用量至少为800 字节（因为根据定义，sizeof(bool) 必须至少为1）。

为了允许vector<bool> 的实现者进行这种内存优化，vector<bool>::operator[] 的返回类型（即std::vector<bool>::reference）不能简单地是bool &。在内部，它可能包含对底层类型的引用（例如unsigned char）和跟踪它实际影响的位的信息。这将使所有 op= 运算符（+=、-=、|= 等）对底层类型进行一些昂贵的操作（例如位摆弄）。

std::vector<bool> 的设计者将面临选择

指定std::vector<bool>::reference支持所有 op= 并不断听到来自 使用这些运算符的程序员

不要支持那些 op= 和那些认为这样的事情没问题（“更简洁的代码”等）的程序员的抱怨，即使它们效率低下。

看来std::vector<bool> 的设计者选择了选项2。结果是std::vector<bool>::reference 支持的唯一赋值运算符是标准operator=()（操作数类型为reference，或类型为@ 987654358@) 不是任何 op=。这种选择的好处是，如果程序员试图做一些在实践中实际上是一个糟糕的选择，就会得到一个编译错误。

毕竟，尽管bool 支持所有 op=，但使用它们并没有太大的作用。例如，some_bool |= true 与some_bool = true 具有相同的净效应。

【参考方案2】：

你为什么不做以下事情？

enable[0] = enable[0] | true;

【讨论】：

这就是我正在做的事情，但仍然会发现 |= 运算符更清洁......（不是我喜欢那种运算符，例如使用^= true 切换布尔值)

您可以按照 David Schwartz 的建议重载运算符，但我认为对于这样一个基本操作，这已经足够了。您的来电。

我也不认为值得添加一个运算符（特别是如果它写得不好并且包含分支）。然而对我来说，像|= 这样的操作员的主要观点是不必使用变量，从而降低了提示的风险

如果你坚持要引入新的算子，大卫施瓦茨的答案就是解决你的问题。

@erip: enable[0] 在逻辑上表示单个真/假值。 （它实际上是复杂的等等等等，但它代表单个真/假值）

【参考方案3】：

你应该可以很容易地自己制作一个。比如：

std::vector<bool>::reference& operator |= (std::vector<bool>::reference& a, bool b)

    if (b)
       a = true;
    return a;

或者，std::bitset 很合适。

【参考方案4】：

简短而甜蜜的回答：应该避免std::vector<bool>。请改用vector<wchar>。你实际上得到了一个容器，其中 bool 被打包成位，它给出了与其他向量不同的行为、慢代码并且无论如何没人关心内存。我想现在已经没有人喜欢这个了，但是倒转时钟会破坏太多代码......