何时使用 STL 位集而不是单独的变量？

Question

在什么情况下，使用位集（STL 容器）来管理一组标志而不是将它们声明为多个单独的（布尔）变量更合适？

如果我使用 50 个标志的位集而不是使用 50 个单独的 bool 变量，我会获得显着的性能提升吗？

Answer 1

当您需要序列化/反序列化 std::bitset 时，它会给您额外的分数。 您可以将其写入流或从流中读取。 但可以肯定的是，单独的布尔值会更快。 毕竟，它们针对这种用途进行了优化，而位集针对空间进行了优化，并且仍然涉及函数调用。 它永远不会比单独的布尔值更快。

Bitset

• 非常节省空间，
• 由于位摆弄而效率较低
• 使用 op<< 和 op>> 提供序列化/反序列化
• 所有位打包在一起：您将拥有标志在一个地方。

单独的布尔值

• 非常快
• 布尔值不打包在一起。 他们将成为某个地方的成员。

根据事实来决定。 就我个人而言，我会使用 std::bitset 来处理一些对性能要求不高的情况，并且如果我只有几个布尔值（因此它非常易于概述），或者如果我需要，我会使用布尔值额外的性能。

Answer 2

RE @Wilka：

实际上，C/C++ 支持位集，不需要您自己进行屏蔽。 我不记得确切的语法，但它是这样的：

struct MyBitset {
  bool firstOption:1;
  bool secondOption:1;
  bool thirdOption:1;
  int fourBitNumber:4;
};

您可以仅使用点表示法来引用该结构中的任何值，并且正确的事情将会发生：

MyBitset bits;
bits.firstOption = true;
bits.fourBitNumber = 2;

if(bits.thirdOption) {
  // Whatever!
}

您可以对事物使用任意位大小。 生成的结构最多可以比您定义的数据大 7 位（其大小始终是存储您定义的数据所需的最小字节数）。

Answer 3

这取决于您所说的“性能增益”是什么意思。 如果您只需要其中 50 个，并且内存并不低，那么单独的 bool 几乎总是比位集更好的选择。 它们会占用更多内存，但布尔值会快得多。 位集通常被实现为整数数组（布尔值被打包到这些整数中）。 因此，位集中的前 32 个 bool（位）将仅占用一个 32 位 int，但要读取每个值，您必须首先执行一些按位操作，以屏蔽掉所有不需要的值。 例如，要读取位集的第二位，您需要：

1. 查找包含所需位的 int（在本例中，它是第一个 int）
2. 按位 并查找带有“2”（即值 & 0x02）的 int 但是，如果

内存是瓶颈并且您有很多布尔值，那么使用位集可能是有意义的（例如，如果您的目标平台是移动电话，或者它是非常繁忙的网络服务中的某种状态）

注意：bool 的 std::vector 通常有专门化使用 相当于一个位集，从而使其更小并且由于同样的原因也更慢。 因此，如果速度是一个问题，那么最好使用 char（甚至 int）向量，甚至只使用老式的 bool 数组。

Answer 4

那么，50 个布尔值作为位集将占用 7 个字节，而 50 个布尔值作为布尔值将占用 50 个字节。 现在这已经不是什么大问题了，所以使用 bool 可能就可以了。

然而，位集可能有用的地方是，如果您需要大量传递这些布尔值，特别是如果您需要从函数返回该集合。 使用位集，您需要在堆栈上移动才能返回的数据就会减少。 话又说回来，您可以只使用 refs 来代替，并且需要传递的数据甚至更少。 :)