布尔标志与未签名的字符标志

Question

免责声明：如果我在此帖子中有任何虚假声明，请纠正我。

考虑一个包含八个布尔成员变量的结构。

/*
 * Struct uses one byte for each flag.
 */
struct WithBools
{
  bool f0 = true;
  bool f1 = true;
  bool f2 = true;
  bool f3 = true;
  bool f4 = true;
  bool f5 = true;
  bool f6 = true;
  bool f7 = true;
};

分配给每个变量的空间的长度为一个字节，如果仅将变量用作标志，这似乎是一种浪费。 就变量而言，一种减少此浪费空间的解决方案是将八个标志封装到一个无符号char的单个成员变量中。

/*
 * Struct uses a single byte for eight flags; retrieval and
 * manipulation of data is achieved through accessor functions.
 */
struct WithoutBools
{
  unsigned char getFlag(unsigned index)
  {
    return flags & (1 << (index % 8));
  }
  void toggleFlag(unsigned index)
  {
    flags ^= (1 << (index % 8));
  }

private:
  unsigned char flags = 0xFF;
};

这些标志是通过检索和操纵的。 按位运算符，该结构为用户提供了检索和操纵标志的接口。 在减小标志大小的同时，我们现在有两个附加的方法可以增加结构的大小。 我不知道如何对这种差异进行基准测试，因此无法确定上述结构之间是否存在任何波动。

我的问题是：

1）这两个结构之间的空间差异可以忽略不计吗？

2）通常，这种通过将布尔值压缩为单个字节来“优化”布尔值集合的方法是一个好主意吗？ 要么在嵌入式系统环境中，要么在其他方面。

3） C ++编译器是否会进行这种优化，以便在可能和适当的情况下压缩一组布尔变量。

Answer 1

这两个结构之间的空间差异可忽略不计吗？

这取决于要存储多少值以及必须在其中存储多少空间。大小差为1到8。

通常，通过将它们压缩为单个字节来“优化”布尔集的方法是一个好主意吗？ 要么在嵌入式系统环境中，要么在其他方面。

同样，它取决于多少个值和多少空间。 另请注意，使用位而不是字节来处理会增加代码大小和执行时间。

许多嵌入式系统具有相对较少的RAM和大量的Flash。 代码存储在Flash中，因此可以忽略增加的代码大小，并且节省的内存在小型RAM系统上可能很重要。

C ++编译器是否会进行这种优化，以便在可能和适当的情况下压缩一组布尔变量。

假设可以。 我认为这是一种积极的空间优化，但会浪费执行时间。

STL具有vector<bool>的特殊化，出于性能原因，我经常避免使用它vector<char>更快。

Answer 2

现在，我们有两个其他方法来增加结构的大小

方法是代码，不会增加结构的大小。 只有数据会构成结构的大小。

3）C ++编译器是否会进行这种优化，以便在可能和适当的情况下压缩一组布尔变量。

那是一个响亮的声音。 不允许编译器更改数据类型。

1）这两个结构之间的空间差异可以忽略不计吗？

不，两种方法之间肯定存在大小差异。

2）通常，这种通过将布尔值压缩为单个字节来“优化”布尔值集合的方法是一个好主意吗？ 要么在嵌入式系统环境中，要么在其他方面。

通常是的，对标记进行建模的惯用方式是在无符号整数内进行按位操作。 根据所需标志的数量，您可以使用std::uint8_t ， std::uint16_t等。

但是，最常见的建模方法不是通过索引，而是通过蒙版。