对同一数据有 8 位和 16 位视图？

Question

问题

我正在使用 C++ 开发视频游戏模拟器。

内存由 uint8_t 值的数组表示。通常，我还需要以 16 位值（两个连续的 8 位值）访问此内存的内容。

我有一些看起来像这样的东西：

struct Memory {

  uint8_t map[0xFFFF];

  // Let's say that [] is for accessing 8-bit values
  uint8_t& operator[](uint16_t address) {
      return map[address];
  }

 // () is for 16-bit values
  uint16_t& operator()(uint16_t address) {
      return ???; // Looking for a good implementation here
  }
};

例如，如果内存包含 [0xC0, 0xFF, 0x66, 0xAA...] 那么[] 将返回：

mem[0] -> 0xC0 mem[1] -> 0xFF mem[2] -> 0x66

并且() 将返回（取决于系统字节序）：

mem(0) -> 0xFFC0 mem(1) -> 0x66FF mem(2) -> 0xAA66

这些访问方法将被大量调用。我想利用() 中的指针进行快速访问。我不想通过移位和 |'ing 8 位对来计算 16 位值（我不能，因为该方法必须返回一个引用）。

我的问题： C++ 中有没有办法在同一个缓冲区上拥有不同的视图？指向相同数据的 8 位视图和 16 位视图将是理想的。

（例如，JS ArrayBuffer API 提供了 DataView，它可以做到这一点。也许有一个聪明的技巧可以用 C++ 中的指针干净地实现这一点？）

尝试 #1

我的第一个猜测是使用某种联合：

union mem_t {
    uint8_t bytes[0xFFFF];
    uint16_t words[0x8000]
}

但随后只能访问偶数字节的 16 位值：

mem.words[0] -> 0xFFC0

mem.words[1] -> 0xAA66 // Should be 0x66FF :(

尝试 #2

一个可行的解决方案是为偶数和奇数地址添加两个额外的 16 位指针，以处理重叠：

uint16_t* even16 = (uint16_t*) map;
uint16_t* odd16 = (uint16_t*) (map + 1);

uint16_t& Memory::operator()(uint16_t address) {
    return address % 2 ? odd16[address / 2] : even16[address / 2];
}

它工作正常，但看起来很复杂，我相信还有更优雅的解决方案。

谢谢。

Answer 1

类似这样，但您可能会违反主机系统上的内存对齐规则：

struct Memory {

    uint8_t map[0xFFFF];

    // Let's say that [] is for accessing 8-bit values
    uint8_t& operator[](uint16_t address) {
        return map[address];
    }

    // () is for 16-bit values
    uint16_t& operator()(uint16_t address) {
        return *reinterpret_cast<uint16_t*>(&map[address]);
    }
};