与std :: bitset相比，c风格的位操作有什么优势吗？

我几乎只在C ++ 11/14中工作，通常在看到这样的代码时会畏缩：

std::int64_t mArray;
mArray |= someMask << 1;

这只是一个例子。我说的是一般的按位操作。在C ++中，真的有什么意义吗？上面的内容容易引起误解且容易出错，而使用std::bitset可以使您：

1. std::bitset通过调整模板参数并让实现负责其余工作，可以更轻松地根据需要修改的大小，以及
2. 花更少的时间弄清楚正在发生的事情（并可能犯错误），并std::bitset以类似于std::array或其他数据容器的方式编写。

我的问题是；除了向后兼容以外，还有什么理由不使用std::bitset原始类型吗？

从逻辑（非技术）角度来看，没有优势。

任何普通的C / C ++代码都可以包装在适当的“库构造”中。在这样的包装之后，“这是否比它更具优势”的问题成为一个有争议的问题。

从速度的角度来看，C / C ++应该允许库构造生成与其包装的普通代码一样有效的代码。但是，这要遵守：

• 功能内联
• 编译时检查并消除不必要的运行时检查
• 消除死代码
• 许多其他代码优化...

使用这种非技术性的论据，任何人都可以添加任何“缺失功能”，因此不算作不利条件。

但是，内置的要求和限制无法通过其他代码来克服。下面，我认为的大小std::bitset是一个编译时常量，因此尽管不算不利，但它仍然会影响用户的选择。

从美学的角度（可读性，易于维护等）来看，存在差异。

但是，尚不明显std::bitset代码立即胜过普通C代码。人们必须查看更大的代码段（而不是一些玩具样本）来说明是否使用std::bitset可以提高源代码的人工质量。

位操作的速度取决于编码样式。编码样式会影响C / C ++的位操作，并且同样适用于编码样式std::bitset，如下所述。

如果编写的代码一次使用operator []来读取和写入一位，那么如果要操纵的位超过一个，则必须多次执行此操作。C风格的代码也是如此。

但是，bitset也有其他的运营商，诸如operator &=，operator <<=等，这对位集的整个宽度进行操作。因为底层机器通常可以一次（在相同的CPU周期数内）一次在32位，64位，有时甚至在128位（使用SIMD）上运行，所以设计用于利用这种多位操作的代码可以比“循环”位处理代码更快。

一般概念称为SWAR（寄存器内的SIMD），是位操作下的子主题。

一些C ++供应商可能bitset使用SIMD 实现64位和128位之间的转换。一些供应商可能不会（但最终可能会）。如果需要知道C ++供应商的库在做什么，那么唯一的方法就是查看反汇编。

至于是否std::bitset有局限性，我可以举两个例子。

1. 的大小std::bitset必须在编译时知道。要制作具有动态选择大小的位数组，必须使用std::vector<bool>。
2. 当前的C ++规范std::bitset没有提供从bitsetM位中的较大位提取N位连续切片的方法。

第一个是基本的，这意味着对于需要动态大小的位集的人，他们必须选择其他选项。

可以克服第二个问题，因为即使标准不可扩展，也可以编写某种适配器来执行任务bitset。

某些现成的高级SWAR操作未从中直接提供std::bitset。可以在本网站上阅读有关位排列的这些操作。像往常一样，可以在之上运行自己实现这些功能std::bitset。

关于性能的讨论。

一个告诫：很多人问为什么（东西）从标准库比一些简单的C风格的代码要慢得多。在这里，我不会重复进行微基准测试的先决知识，但是我只有以下建议：确保在“发布模式”（启用优化）中进行基准测试，并确保未消除代码（消除死代码）或吊离循环（循环不变代码运动）。

由于一般而言，我们无法分辨（互联网上）某人是否在正确地进行微基准测试，因此，我们可以得出可靠结论的唯一方法是自己做微基准测试，记录详细信息，并提交给公众审查和批评。重做其他人以前做过的微基准测试并没有什么坏处。

当然，这并非在所有情况下都适用，但是有时算法可能取决于C样式位纠缠的效率来提供显着的性能提升。这在我脑海的第一个例子是使用位棋盘，棋盘游戏位置的巧妙整数编码，以加快国际象棋引擎等。在这里，整数类型的固定大小没有问题，因为棋盘总是8 * 8。

举一个简单的例子，考虑以下功能（本杰克逊（Ben Jackson）的回答），该功能测试四通的获胜位置：

// return whether newboard includes a win
bool haswon2(uint64_t newboard)
{
    uint64_t y = newboard & (newboard >> 6);
    uint64_t z = newboard & (newboard >> 7);
    uint64_t w = newboard & (newboard >> 8);
    uint64_t x = newboard & (newboard >> 1);
    return (y & (y >> 2 * 6)) | // check \ diagonal
           (z & (z >> 2 * 7)) | // check horizontal -
           (w & (w >> 2 * 8)) | // check / diagonal
           (x & (x >> 2));      // check vertical |
}