如何在 C++ 中实现位数组

Question

我正在尝试编写一个包含位数组（作为成员变量）的 C++ 模板 class。位数组的大小在编译时是已知的，所以我真的很希望它是一个 std::bitset，但是我很难将 operator[] 函数写入 set 位。

例如，我希望我的 class 像这样开始：

template<size_t N>
class bitvector
{
public:
    bool operator[](size_t i) const { return bits[i]; }
    bool& operator[](size_t i) { return bits[i]; }
private:
    std::bitset<N> bits;
};

getter 工作正常。问题是 std::bitset::operator[] setter 函数 returns 一个 std::bitset::reference （不是 bool&），它本身是模板化的。我对模板不太熟悉，但以下尝试失败了：

template<size_t K>
std::bitset<K>::reference operator[](size_t i) { return bits[i]; }

出现以下错误 need 'typename' before 'std::bitset<K>::reference' because 'std::bitset<K>' is a dependent scope。我尝试了一些谷歌搜索，但无济于事。

std::bitset 是适合这项任务的工具吗？如果是这样，我该如何编写 setter 函数？如果没有，我可以用什么代替？（我仍然希望它实际存储为位，并且 std::vector<bool> 似乎不太正确，因为我希望数组大小在编译时严格固定）。

Answer 1

您可以 return 一个 std::bitset<N>::reference 如下：

template<size_t N>
class bitvector
{
public:
    bool operator[](size_t i) const { return bits[i]; }
    typename std::bitset<N>::reference operator[](size_t i) { return bits[i]; }
private:
    std::bitset<N> bits;
};

不需要额外的 template<size_t K>，因为您仍然可以访问原始模板参数 N，并且在任何情况下您都不希望 N 和 K 不同。

您需要在函数的 return 类型之前加上 typename 来告诉编译器 ::reference 是一个类型而不是一个值。

例如：

struct Foo{
   typedef int reference;
};

struct Bar{
    static int reference;
};

这里 Foo::reference 是一个类型，但是 Bar::reference 是一个变量，在 return 类型之前没有 typename 编译器会报错，因为它可能是 std::bitset<N>::reference 是一个变量。（编译器应该拥有计算出它不是一个值所需的所有信息，但出于某种原因它仍然是必需的）。

如何在 C++ 中实现位数组

How to implement an array of bits in C++

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