如何使operator[]返回对unsigned int中各个位的引用？

Question

我正在制作一个 vector 实现。我保存一个无符号整数并使用按位运算来获得 true 和 false 的向量。我的问题是这样的；我可以通过操作符[]访问各个位，但是如何获得对这样一个位的引用，以便我可以写

Vector<bool> v(5, true);
v[3] = false;

在我听说你不应该对各个位进行引用/指针的地方。用于检索位值的代码摘要：

...
unsigned int arr;       // Store bits as unsigned int
unsigned int size_vec;  // The size of "bool vector"
...

bool& Vector<bool>::operator[](unsigned int i) {
 if (i>=vec_size || i<0) {
    throw out_of_range("Vector<bool>::operator[]");
 }
 int index = 1 << (i-1);
 bool n = false;
 if (index & arr) {
     n=true;
 }
 return n;
};

那么，如何返回某种可以更改各个位的引用呢？

Answer 1

您需要使用适当的运算符重载来定义代理对象，以便它的行为类似于bool&，但寻址各个位。这就是 std::vector 的作用。

像这样的事情：

struct Bit
{
public:
    typedef unsigned char byte;

    Bit(byte& _byte, byte _bit)
    : m_byte(_byte), m_mask(1u << _bit)
    {}

    operator bool() const
    {
        return m_byte & m_mask;
    }

    Bit& operator=(bool x)
    {
        m_byte = x ? m_byte | m_mask : m_byte & ~m_mask;
        return *this;
    }

private:
    byte& m_byte;
    const byte m_mask;
};

一般来说，我建议避免像这样依赖于 C++ 中偷偷摸摸的隐式转换的事情，因为它确实会扰乱你的直觉，并且它不能很好地与 auto 和 等事情一起使用C++11 中的 decltype。

Answer 2

您不能通过返回对 bool 的引用来做到这一点。您需要创建并返回一个代理对象，并重载其赋值运算符，例如

struct bit_access_proxy {
    bit_access_proxy(int& carrier, int bit) { ... }
    operator bool() const {
        // return the value of the bit
    }
    bit_access_proxy& operator=(bool new_bit) {
        // set the value of the bit
    }
};

bit_access_proxy Vector<bool>::operator[](int i) { ... }

Answer 3

你不能。

你最好的选择是返回一个代理对象。

起点：

struct bit {
  bit(Vector<bool>* vec, size_t pos);
  bit& operator=(const bool& b);
  operator bool();
  Vector<bool>* vec;
  size_t pos;
};

bit Vector<bool>::operator[](size_t pos) {
 return bit(this, pos);
};

Answer 4

您不能引用各个位。您只能引用变量。

您可以做的最重要的事情是创建一个代理类，它公开对 bool 的引用，并维护对基本整数的内部引用以及必要的位处理机制；然后让您的 [] 运算符返回这样的代理对象。