奇怪的数据类型 - C++答案

【问题标题】：Weird Data Types - C++奇怪的数据类型 - C++
【发布时间】：2021-09-30 05:57:45
【问题描述】：

我知道这听起来像一个愚蠢的问题，但我想知道是否有可能以任何方式制作这样的自定义变量大小，而不是使用普通的 8、16、32 和 64 位整数：

uint15_t var; //as an example

我在网上做了一些研究，但没有发现适用于所有尺寸的东西（只有stuff，比如 12 位和 24 位）。（我还想知道位域是否也适用于其他数据大小）。

是的，我知道你可以使用一个 16 位整数来存储一个 15 位的值，但我只是想知道是否可以这样做。

如何制作和实现自定义整数大小？

【问题讨论】：

可能是std::bitset<15> 之类的？但是，您不能更改基础数据类型。
This answer 到链接的问题看起来是这个问题的一个很好的答案。你为什么说你发现“没有任何东西适用于所有尺寸”？你想让你的新类型做一些特别的事情吗？
@anatolyg 为了清晰起见，我只是想知道它是否适用于所有尺寸
“全部”是什么意思？是例如100000 是您要支持的示例大小吗？
@anatolyg 计算机可以使用的东西

标签： c++ uint

【解决方案1】：

在结构或类中，可以使用位域功能为成员变量声明所需大小的整数：

unsigned int var : 15;

...它的 CPU 效率不是很高（因为编译器必须在对该变量的大多数访问中生成按位运算），但它会为您提供所需的 15 位行为。

【讨论】：

这个可以用 typedef 吗？
嗯，看来不可能：stackoverflow.com/questions/14536736/…
请注意，底层类型（作为结构）不是 15 个字节。

【解决方案2】：

为了能够将您的位域 int 用作普通 int 但仍能获得 15 位 int 的行为，您可以这样做：

#include <cassert>
#include <utility>

template<typename type_t, std::size_t N>
struct bits_t final
{
    bits_t() = default;
    ~bits_t() = default;

    // explicitly implicit so it can convert automatically from underlying type
    bits_t(const type_t& value) :
        m_value{ value }
    {
    };

    // implicit conversion back to underlying type
    operator type_t ()
    {
        return m_value;
    }

private:
    type_t m_value : N;
};


int main()
{
    bits_t<int, 15> value;
    value = 16383;  // 0x3FFF
    assert(value == 16383);
    
    // overflow now at bit 15 :)
    value = 16384; // 0x4000, 16th bit is set.
    assert(value == -16384);

    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案3】：

位域功能可以解决问题...

uint32_t customInt : 15;

【讨论】：

【解决方案4】：

您可以尝试使用位域，就像许多人提到的那样。但是，位域没有正确的类型。如果您想让任意大小的整数面向对象，可以将位域填充到模板中：

template <int size> struct my_uint
{
    uint32_t value: size;
};
typedef my_uint<13> uint13_t; // some people use "using" syntax to do this
typedef my_uint<14> uint14_t;
typedef my_uint<15> uint15_t;

但是，现在您丢失了算术运算符，您必须自己实现（重载）它们。你必须问自己很多问题，关于你真正想用这些新类型做什么：

是否要重载 +、* 等运算符？哪些？
您想支持数组吗？
您希望支持的最大尺寸是多少？在我的示例中，它是 32。
是否要支持隐式构造函数，例如uint15_t(uint32_t)?
如何支持溢出？

没有办法让你的新类型表现得像内置类型——你可以接近但不能完全做到。也就是说，如果你编写了一个使用uint15_t 的大程序，然后你决定切换到uint16_t，那么uint16_t 是一个内置类型会引起细微的变化（例如，考虑关于@987654321 的规则@)。

【讨论】：