关于比特流可能的未来 C++ 语言或标准库功能的一般问题

Question

有没有提到在 C++20 以后的 C++ 未来版本中或在标准库中具有特定的 bitstream 对象？例如;我们可以有一个std::bitset<n> 对象，其中n 是一个已知的常量整数值。

伪例子：

#include <bitstream>

template<unsigned N>
class Foo {
public:
     std::bitset<N> bits_;
};

这里我们有一个类模板，它将指定std::bitset 对象中有多少位。这很好。

我们还有stream 对象，例如iostream、fstream、sstream 等，我们可以将各种数据类型的值馈送到这些流中，读取或写入字符串流、文件流，到控制台或终端的 I/O 流等...

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我想知道的是，是否有任何建议使用类似上面的流对象，但特定于类似于std::bitset 的性质的任意位序列，您可以将一组位输入流.例如，它可能看起来像这样：

#include <bitset>
#include <bitstream> // not an actual library - only suggestive

int main() {
    std::bitset<8>  byte{0xFE};
    std::bitset<16> word{0xFEDC};
    std::bitset<32> dword{0xFEDCBA98};
    std::bitset<64> qword{0xFEDCBA9876543210};

    std::bitstream bs;
    bs << byte << word << dword << qword;
    std::cout << bs; 
    return 0;
}

这里的预期输出是：

11111110111111101101110011111110110111001011101010011000111111101101110010111010100110000111011001010100001100100001000

取决于预期用途的字节序符号...

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逆转也适用。如果我们有一个已经填充的bitstream 对象，就像上面示例中的对象一样，我们可以从bitstream 中提取特定的位序列，如下所示：

#include <bitset>
#include <bitstream> // not an actual library - only suggestive
#include <iomanip>  // manipulators for bitstreams not yet implemented...

int main() {
    std::bitset<8>  byte{0xFE};
    std::bitset<16> word{0xFEDC};
    std::bitset<32> dword{0xFEDCBA98};
    std::bitset<64> qword{0xFEDCBA9876543210};

    std::bitstream bs;
    bs << byte << word << dword << qword;

    std::bitset<3> odd3;
    std::bitset<5> odd5;
    std::bitset<7> odd7;

    bs >> bs::msb >> odd3 >> odd7 >> odd5;
    std::cout << odd3 << '\n' << odd7 << '\n' << odd5;

    bs >> bs::lsb >> odd5 << odd3 << odd7;
    std::cout << odd5 << '\n' << odd3 << '\n' << odd7;

    // Or by using a constructor with a value for the bit size...
    std::bitset<9> odd9( bs ); // odd9(bs::msb), odd9(bs::lsb)... 

    return 0;
}

并且预期结果将分别从 MSB 或 LSB 方向拉取位，其大小为 bitset 对象的大小。

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就像iostream 和其他流库一样，通过使用<iomanip> 库，我们可以使用格式修饰符将输入或输出分解为任何指定长度的离散bit-segments，例如每4 位或8 位，或者将其显示为十六进制等...所有位操作和计算仍将由std::bitset 负责。

能够将任意的bitset 对象推入或取出bitstream 对象，该对象将与所有其他stream 类似对象兼容，这可能是一个非常强大且有用的工具或功能。

有没有提到类似的东西，或者是否已经存在类似于这种性质的东西，而不必在字符串或其他类型之间来回转换等？

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EDIT -User- walnut 在他的回答中给出了一些很好的例子，并且已经可以使用现有的 iostream 对象和运算符来完成。您可以阅读他的回答和讨论中的 cmets，但是，我只是想说明我对 stream 对象库的推理，该对象库的编写和设计目的是明确且专门用于 bitset 数据类型。

想象一个这样的函数：

// Not written with perfect syntax or compilation in mind,
// only psuedo to illustrate a point.
template<typename... T>
std::ostream& concatinateBitSequences( T&& ... t ) { // assuming all t are bitset<n>
    std::stringstream sstream;
    sstream << t...;
    return sstream; 
}

然后比较一下……

// Not written with perfect syntax or compilation in mind,
// only psuedo to illustrate a point.
template<typename... T>
std::bitstream& concatinateBitSequences( T&& ... t ) { // assuming all t are bitset<n>
   std::bitstream bs;
   bs << t...;
   return bs;
}

调用者，用户将知道它正在显式返回bitstream，或者与任意stream对象进行比较！这是我的主要意图或目标......它更倾向于可读性，并且在代码中更具表现力，显示出正确的意图。此外，它将与bitset 对象紧密耦合，这意味着bitstream 对象将只接受来自bitsets 或其他bitstream 对象的数据，但它可以将其数据传递给bitsets，@ 987654357@s 或其他 stream 对象。

Answer 1

这已经如你所愿：

std::cout << byte << word << dword << qword;

和

std::cin >> odd5 >> odd3 >> odd7;

对于中间存储，可以简单地使用std::stringstream，它也可以按照您的描述工作。

但是没有字节序，因为操作是按位的，而不是按字节的。