c++ - C ++でcharとboolが同じサイズであるのはなぜですか？

Question

私はC++プログラミング言語を読んでいます。その中でStroustrupはそれsizeof(char) == 1とを述べてい1 <= sizeof(bool)ます。詳細は実装によって異なります。ブール値のような単純な値がcharと同じスペースを取るのはなぜですか？

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最新のコンピューターアーキテクチャでは、バイトはメモリのアドレス指定可能な最小単位です。複数のビットを 1 バイトにパックするには、追加のビットシフト操作を適用する必要があります。コンパイラレベルでは、これはメモリ要件と速度要件のトレードオフです (そして、高性能ソフトウェアでは、これらの余分なビットシフト操作が追加され、アプリケーションが不必要に遅くなる可能性があります)。

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C++ ではブール値のアドレスを取得でき、ほとんどのマシンは個々のビットをアドレス指定できないためです。

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メモリに書き込むことができるスペースの最小量は 1 バイトであるため、同じスペースが必要です。どちらの値も 1 バイトに格納されます。理論的にはブール値を表すのに 1 ビットしか必要ありませんが、値を格納するには 1 バイト全体が必要です。

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理論的には、bool には 1 ビットしか必要ありませんが、1 バイト未満のデータを扱うのは面倒です。何かを達成するには、さらに指示が必要ですが、実際にはメリットがありません。

複数のブール値を 1 バイトにまとめたい場合は、ビットフィールド構造を使用できます。

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バイトは、アドレス可能なメモリの最小単位です。

次のコードを検討してください。

    bool b[9];
    bool *pb0 = &b[0];
    bool *pb1 = &b[1];

    for (int counter=0; counter<9; ++counter)
    {
         // some code here to fill b with values
         b[counter] = true;

    }

boolが1ビットとして格納されている場合、両方が同じアドレスを持っているため、pb0はpb1と等しくなります。これは明らかに望ましくありません！

さらに、ループ内での割り当てにより、重要なアセンブリコードが生成されます。これには、ループの反復ごとに異なるビットシフトが含まれます。高性能ソフトウェアでは、これらの余分なビットシフト操作によってアプリケーションの速度が不必要に遅くなる可能性があります。

STLライブラリは、スペースが重要な状況での回避策を提供します。std :: vector <bool>を使用すると、boolが1ビットとして格納されます。上記の例のパラドックスは当てはまりません。

operator []のオーバーロードは、ビットシフト操作の厳密さを隠します
ポインターの代わりにイテレーターを使用すると、実装に柔軟性が追加されます

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実際、私が知っているほとんどの実装では、sizeof(bool) == sizeof(int) です。「int」は、CPU が処理するのに最も効率的なデータサイズであることを意図しています。したがって、特定のサイズを持たないもの (「char」など) は int と同じサイズです。オブジェクトごとにそれらの数が多い場合は、ストレージ用にそれらをパックする手段を実装することをお勧めしますが、通常の計算中はネイティブサイズのままにしておく必要があります。

score 2 · Accepted Answer

C++ には vector と呼ばれるものがあり、理論的には 8 つの bool を 1 つの文字に格納できるという事実を悪用しようとしますが、C++ 標準委員会はこれを誤りと広く見なしています。本「Effective stl」には、実際には「使用しないでください」と書かれています。いかに難しいかがわかるはずです。

ところで: Knuth には、ビット単位の操作に特化した本があります。Boost には、よりメモリ効率の良い方法で大量のビットを処理する専用のライブラリもあります。

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