C++ - BitVector逻辑

Question

我实现了一个简单的位向量类。然而，我在理解上有一些问题，如何将数据推送到它。

在标准向量中，push_back插入新元素和末尾。一个类似的逻辑可以实现为单比特。

但是，我想以给定的精度追加数字。例如：

13 => 4bits (1101)
54 => 6bits (11 0110)
522 => 10bits (10 0000 1010)

从位向量开始，以位向量开始：

x x x

我可以把它从最高位(左到右)加起来，所以是为了。54@6位

x x x 11 0110

或者我可以把它从最低位(从右到左)加起来，所以是为了。54@6位

x x x 0110 11

对我来说，第一个选择似乎更符合逻辑。

但是，当我将对齐数522@16位加在左到右时，

x x x 0000 0010 0000 1010

或者从右到左

x x x 0101 0000 0100 0000

但是，在这种情况下(从右到左)，当我以后想要将数据读入内存时，由于Endian的原因，它们是不正确的。如何解决这一逻辑？

我希望能够以选定的位精度追加数字，然后将它们从内存中复制到变量中。

目前，我的解决办法是：

template <typename T>
void BitVector::Append(T number, Endian e){
    if (e == BitVector::Endian::Big){
        this->Append(number, sizeof(T));
    }
    else {
        uint8_t tmp[sizeof(T)];
        memcpy(tmp, &number, sizeof(T));

        for (size_t i = 0; i < sizeof(T); i++){
            this->Append(tmp[i], 8);
        }
    }
}

和

void BitVector::Append(uint64_t number, uint32_t bitSize){
    for (long i = long(bitSize - 1); i >= 0; i--){
        this->push_back((number >> i) & 1);
    }
}

带有小endian的模板应该对应于数组的设置元素。

BitVector bb;

bb.Append<uint16_t>(160, BitVector::Endian::Little);
bb.Append<uint16_t>(39, BitVector::Endian::Little);

uint16_t tmp[2];
tmp[0] = 160;
tmp[1] = 39;

uint8_t res[4];
memcpy(res, tmp, 4); 

res和位向量的内部数据现在包含相同的数据。

然而，我不确定这是否是最易读的方式。

Answer 1

这里没有正确的答案。memcpy()代码使用机器的endianess重新解释位模式，并执行未定义的行为。对于位向量，您可以决定是强制执行特定的endianess，还是坚持默认的机器。这两种方法都不是正确的，这仅仅取决于您想要如何使用位向量。

一般说来，用整数扩展位向量的概念似乎有点可疑。如果您想忽略未设置的更重要的位(如示例所示，尽管Append()实现没有这样做)，这也是非常奇怪的。

如果您是出于必要而不是出于兴趣而实现位向量的，请研究std::vector<bool>是否满足您的需求。它是以这样一种方式指定的，即它可以作为位向量来实现。

Answer 2

您正在实现一个位数组。位位置从0向上编号。一点也不牵涉到这件事。

现在，如果将数字4添加为3位数，则可以决定要设置哪些位。如果您的向量已经包含79位，则需要添加位数79、80和81。如果按该顺序添加数字4 (0、0和1)的位0、1和2，这将是最有意义的。

我建议您使用64位无符号整数作为后备存储，并使用shift操作将所有内容放置在正确的位置。

您在绘图中所犯的一个错误:您从左到右绘制数组中的位，就像我们通常所做的那样，但是数字中的位是从右到左的。这可能是S很多困惑的根源。