我知道这很荒谬，但我需要它来优化存储。有什么好的方法可以在 C++ 中实现它吗？
它必须足够灵活，以便我可以将其用作普通数据类型，例如Vector< int20 >、运算符重载等。
【问题讨论】：
标签： c++ integer operator-overloading cuda byte
如果存储是您主要关心的问题，我怀疑您需要相当多的 20 位变量。如何将它们成对存储？您可以创建一个代表两个此类变量的类并将它们存储在 2.5+2.5 = 5 个字节中。
为了方便地访问变量，您可以覆盖 [] 运算符，以便您可以编写：
int fst = pair[0];
int snd = pair[1];
因为您可能希望允许诸如
之类的操作pair[1] += 5;
您不想返回支持字节的副本，而是返回一个引用。但是，您不能返回对支持字节的直接引用（因为它会弄乱它的相邻值），因此您实际上需要返回一个支持字节的代理（反过来具有对支持字节的引用）并让代理重载相关运算符。
事实上，正如@Tony 所建议的那样，您可以将其概括为拥有一个包含 N 个这样的 20 位变量的通用容器。
（我自己在一个专门化的向量中完成了这项工作，以有效地存储布尔值（作为单个位）。）
【讨论】：
pair 表示使事情复杂化.
vector 的特化是错误的，因为它并不能真正满足vector 甚至sequence 的要求。带迭代器的变长bitset的原理没有错。
不...您不能将其作为单个值语义类型执行...任何类数据都必须是 8 位字符大小的倍数（邀请所有关于 CHAR_BITS 等的常见讽刺）。
也就是说，让我们抓住稻草......
不幸的是，您显然要处理很多数据项。如果这超过 64k，则任何放入打包值的自定义容器中的代理对象也可能需要 >16 位的索引/句柄，但仍然是我认为值得进一步考虑的少数可能性之一。如果您只是在某个时间点积极使用并需要一小部分值的值语义行为，那么它可能是合适的。
struct Proxy
{
Int20_Container& container_; // might not need if a singleton
Int20_Container::size_type index_;
...
};
因此，代理可能是 32 位、64 位或更多位 - 潜在的好处是只有当您可以从索引到容器中动态创建它们，让它们直接写回容器中，并保持它们的生命周期很短与少数同时。 （实现此模型的一种简单方法（不一定是最快的）是使用 STL 位集或向量作为 Int20_Container，并在 index_ 中存储 20 倍的逻辑索引，或者动态乘法。）
虽然您的值范围超过 20 位空间，但您在实际使用中的不同值还不到 64k。如果您对数据集有一定的了解，您可以创建一个查找表，其中 16 位数组索引映射到 20 位值。
【讨论】：
使用类。只要尊重copy/assign/clone/etc...STL语义，就不会有任何问题。
但它不会优化您计算机上的内存空间。特别是如果你放入一个平面数组，20bit 可能会在 32bit 边界上对齐，所以 20bit 类型的好处是没有用的。
在这种情况下，您需要定义自己的优化数组类型，它可以与 STL 兼容。但不要指望它会很快。不会的。
【讨论】：
使用位域。 （我真的很惊讶没有人提出这个建议。）
struct int20_and_something_else {
int less_than_a_million : 20;
int less_than_four_thousand : 12; // total 32 bits
};
这仅适用于结构中元素的相互优化，您可以在其中使用其他一些数据来填补空白。但是效果很好！
如果你真的需要优化一个由 20 位数字组成的巨大数组，而没有别的，那就是：
struct int20_x3 {
int one : 20;
int two : 20;
int three : 20; // 60 bits is almost 64
void set( int index, int value );
int get( int index );
};
如果你愿意，你可以添加getter/setter函数让它更漂亮，但你不能获取位域的地址，它们也不能参与数组。 （当然，你可以有一个struct的数组。）
用作：
int20_x3 *big_array = new int20_x3[ array_size / 3 + 1 ];
big_array[ index / 3 ].set( index % 3, value );
【讨论】：
int20_t data[HUGE_NUM]。你提供Twenty_Twelve data[HUGE_NUM]。这不会节省内存，也不会允许X n = data[20] + data[50]; my_vector_of_X.push_back(n)。所有的“十二”将用于什么？我们中的一个人很困惑，因为我看不出这有什么关系。
您可以使用 C++ std::bitset。将所有内容存储在 bitset 中并使用正确的索引 (x20) 访问您的数据。
【讨论】：
您将无法获得恰好 20 位的类型（即使是有点打包的结构），因为它总是与一个字节对齐（以最小的粒度）。如果你必须有 20 位，Imo 唯一的方法是创建一个比特流来处理数据（你可以重载以接受索引等）
【讨论】：
您可以使用union 关键字来创建位字段。当位域是必需品时，我已经使用过它。否则，您可以创建一个包含 3 个字节的类，但通过按位运算只公开最重要的 20 个字节。
【讨论】：
据我所知，这是不可能的。
最简单的选择是定义一个自定义类型，它使用 int32_t 作为后备存储，并实现适当的数学作为覆盖运算符。
为了获得更好的存储密度，您可以在单个 int64_t 值中存储 3 个 int20。
【讨论】：
只是一个想法：使用优化存储（两个实例 5 个字节），对于操作，将其转换为 32 位 int 然后再返回。
【讨论】：
虽然可以通过多种方式做到这一点。 一种可能是使用位旋转将它们存储为 5 字节数组的左右部分，并带有一个要存储/检索的类，该类将您所需的数组条目转换为 byte5[] 数组中的数组条目并提取左边或右边减半。
但是，在大多数硬件上，整数都需要字对齐，并且需要旋转位来提取整数，您需要进行一些位移位才能正确对齐。
我认为增加交换空间并让虚拟内存处理大型阵列会更有效（毕竟 20 与 32 并没有多大的节省！）总是假设你有一个 64 位操作系统。
【讨论】：