Warum ist ein Boolescher Wert 1 Byte und nicht 1 Bit groß?

In C ++

• Warum ist ein Boolescher Wert 1 Byte und nicht 1 Bit groß?
• Warum gibt es keine Typen wie 4-Bit- oder 2-Bit-Ganzzahlen?

Ich verpasse die oben genannten Dinge, wenn ich einen Emulator für eine CPU schreibe

Weil die CPU nichts kleiner als ein Byte adressieren kann.

Aus Wikipedia :

In der Vergangenheit war ein Byte die Anzahl der Bits, die zum Codieren eines einzelnen Textzeichens in einem Computer verwendet wurden, und ist aus diesem Grund das grundlegende adressierbare Element in vielen Computerarchitekturen.

Byte ist also die grundlegende adressierbare Einheit , unterhalb derer die Computerarchitektur nicht adressieren kann. Und da es (wahrscheinlich) keine Computer gibt, die 4-Bit-Byte unterstützen, haben Sie kein 4-Bit bool usw.

Wenn Sie jedoch eine solche Architektur entwerfen können, die 4-Bit als adressierbare Grundeinheit adressieren kann, haben Sie booldann nur auf diesem Computer die Größe 4-Bit!

Die einfachste Antwort ist; Dies liegt daran, dass die CPU den Speicher in Bytes und nicht in Bits adressiert und die bitweisen Operationen sehr langsam sind.

Es ist jedoch möglich, die Bitgrößenzuweisung in C ++ zu verwenden. Es gibt eine std :: vector-Spezialisierung für Bitvektoren und auch Strukturen, die Einträge in Bitgröße verwenden.

Früher, als ich in einem wütenden Schneesturm bergauf zur Schule gehen musste und das Mittagessen das Tier war, das wir im Wald hinter der Schule ausfindig machen und mit bloßen Händen töten konnten, hatten Computer viel weniger Speicher zur Verfügung als heute. Der erste Computer, den ich jemals benutzt habe, hatte 6 KB RAM. Nicht 6 Megabyte, nicht 6 Gigabyte, 6 Kilobyte. In dieser Umgebung war es sehr sinnvoll, so viele Boolesche Werte wie möglich in ein int zu packen. Daher verwendeten wir regelmäßig Operationen, um sie herauszunehmen und einzufügen.

Wenn Sie heute verspottet werden, nur 1 GB RAM zu haben, und der einzige Ort, an dem Sie eine Festplatte mit weniger als 200 GB finden könnten, ein Antiquitätengeschäft ist, lohnt es sich einfach nicht, Bits zu packen.

Sie könnten 1-Bit-Bools und 4- und 2-Bit-Ints haben. Dies würde jedoch zu einem seltsamen Befehlssatz ohne Leistungsgewinn führen, da dies eine unnatürliche Art ist, die Architektur zu betrachten. Es ist tatsächlich sinnvoll, einen größeren Teil eines Bytes zu "verschwenden", anstatt zu versuchen, diese nicht verwendeten Daten zurückzugewinnen.

Die einzige App, die meiner Erfahrung nach mehrere Bools in ein einziges Byte packt, ist SQL Server.

Sie können Bitfelder verwenden, um Ganzzahlen mit Untergröße abzurufen.

struct X
{
    int   val:4;   // 4 bit int.
};

Obwohl es normalerweise verwendet wird, um Strukturen exakten Hardware-erwarteten Bitmustern zuzuordnen:

struct SomThing   // 1 byte value (on a system where 8 bits is a byte
{
    int   p1:4;   // 4 bit field
    int   p2:3;   // 3 bit field
    int   p3:1;   // 1 bit
};

Weil ein Byte die kleinste adressierbare Einheit in der Sprache ist.

Aber Sie können Bool zum Beispiel 1 Bit nehmen lassen, wenn Sie ein paar davon haben, z. in einer Struktur wie dieser:

struct A
{
  bool a:1, b:1, c:1, d:1, e:1;
};

boolkann ein Byte sein - die kleinste adressierbare Größe der CPU oder kann größer sein. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Sie für Leistungszwecke booldie Größe haben müssen int. Wenn Sie für bestimmte Zwecke (z. B. Hardware-Simulation) einen Typ mit N Bits benötigen, können Sie eine Bibliothek dafür finden (z. B. hat die GBL-Bibliothek eine BitSet<N>Klasse). Wenn Sie sich mit der Größe von befassen bool(Sie haben wahrscheinlich einen großen Behälter), können Sie Bits selbst verpacken oder verwenden std::vector<bool>, um dies für Sie zu tun (seien Sie vorsichtig mit letzterem, da es die Behälteranforderungen nicht erfüllt).

Überlegen Sie, wie Sie dies auf Emulatorebene implementieren würden ...

bool a[10] = {false};

bool &rbool = a[3];
bool *pbool = a + 3;

assert(pbool == &rbool);
rbool = true;
assert(*pbool);
*pbool = false;
assert(!rbool);

Da die CPU im Allgemeinen Speicher mit 1 Byte als Basiseinheit zuweist, verwenden einige CPUs wie MIPS ein 4-Byte-Wort.

Allerdings vectorbefasst sich boolin einer besonderen Art und Weise, mit vector<bool>einem Bit für jeden Bool zugeordnet ist.

Das Byte ist die kleinere Einheit der digitalen Datenspeicherung eines Computers. In einem Computer hat der RAM Millionen von Bytes und jeder von ihnen hat eine Adresse. Wenn es eine Adresse für jedes Bit geben würde, könnte ein Computer 8 Mal weniger RAM verwalten als er kann.

Weitere Infos: Wikipedia

Selbst wenn die minimal mögliche Größe 1 Byte beträgt, können Sie 8 Boolesche Bits an 1 Byte haben:

http://en.wikipedia.org/wiki/Bit_array

Die Julia-Sprache hat zum Beispiel BitArray und ich habe über C ++ - Implementierungen gelesen.