C++ 使用工会是否有益？

在我的课程中，我开始尝试一些设计决策，我可能希望将这些决策纳入我现有的

Register

课程中。我正在考虑将相应的

std:：uint8\u t

，

std:：uint16\u t

组合起来，

std:：uint32_t

和/或

std:：uint64_t

嵌入到一个嵌套的无名结构中-在我的模板类中，根据实例化的类的模板类型，使用

std:：bitset

联合数据结构，其中

value

是该类型的位的大小

---

这是我为合并数据结构设计而开发的任意类。它使用的头文件与我的

Register

类使用的头文件相同，可以在下面找到

template<typename T>
struct MyRegT {
    union {
        struct {
            T value : (sizeof(T) * CHAR_BIT);
        };
        std::bitset<sizeof(T) * CHAR_BIT> bits;
    } reg;

    explicit MyRegT(T value) : reg{ value } {}
};

---

工会不是你们班的临时替代者。您有一些成员函数，其中一些读取

位

成员，而另一些读取

值

（可能有一些同时读取这两个值，我没有看完）

任何时候都只能有一个工会成员处于活动状态，并且读取非活动成员的行为未定义（有一个例外，此处不适用）

---

此外，C++中的匿名结构不正确。

这可能是因为严格的UB。aliasing@L.F.哦，在我的原始类中，当我创建一个实例时，它看起来像是用户代码：

reg8r8{32}，
Reg16 r16{0xABCD}等，因为我没有直接使用
模板
，因为我在类上方声明了
Reg8
，
Reg16
等。至于我正在学习的测试课程；我正在模板化它
myregtr32{0xABCDEF01}@L.F.可能是，我不是100%确定，但我在Visual Studio 2017中没有任何问题。。。我已经编写了一些函数来对原始类进行单元测试，但还没有为修改后的版本进行单元测试。。。我为不同类型的
u8
、
u16
、
u32
和
u64
尝试了不同的值，其中每个值对应于
std:：uintX\t
。到目前为止，它们产生的结果与我当前的类相同。@L.F.在最初的类中，我也测试了操作符，它们似乎也能工作。现在，由于构造函数的存在，可以从
Reg32
或2
Reg32
对象构造
Reg64
。至于经营者方面,；我没有在不同的类型上测试它们，但是只要它们是同一类型，操作符就可以工作。嗯。。。“它似乎工作正常”只是这项研究的一个可能结果。由于编译器更新，或新的优化策略，或环境温度变化，代码可能会中断，…感谢您的反馈；我很熟悉，但很少使用它们，所以我只是想澄清一下。我可能会合并它，但必须围绕
union{struct{}；}重写整个类对象。目前我这样做的方式是存储两个变量，因此如果我有一个
Reg8
对象，那么
std:：uint8\u t
至少有一个字节，以及
std:：bitset
不计算填充和其他内容需要多少字节。。。因此，我想尝试将两个成员的足迹内存整合到一个实体中，因为它们确实代表相同的东西。@FrancisCugler您只需存储一个
std:：uint8\t
。您可以使用逐位操作访问其位；不需要比特集。我知道我可能会这样做；然而，我喜欢比特集的表示，以便轻松地将存储的比特视为
字符串
或
ulong
类型，以及类模板可以执行的一些内置操作，如操纵器和
流
插入和提取操作符。我正在一个
硬件-CPU
仿真程序中使用这个类。我可以很容易地将一组寄存器声明为CPU将包含的寄存器，而不是执行一组
array[]
操作我可以将它们存储到一个
向量中
索引我需要的向量，并轻松获得二进制或十六进制表示……我想这更多是为了在我构建模拟器时显示和调试的目的，一旦我有了
仿真硬件
，如
6502
或其他任意CPU，我就可以一旦我知道代码正在工作，就可以将现有类与基本寄存器类交换，而不使用
位集
部分。而且替换应该相当容易。@FrancisCugler然后编写一个从整数到位集的转换器。在标准兼容的C++中，不能将相同的内存看作整数和位集。
MyRegT<std::uint8_t> r8{32};

#pragma once

#include <algorithm>
#include <bitset>
#include <cassert>
#include <climits>
#include <cstdint>
#include <exception>
#include <iterator>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <limits>
#include <type_traits>

namespace vpc {
    using u8  = std::uint8_t;
    using u16 = std::uint16_t;
    using u32 = std::uint32_t;
    using u64 = std::uint64_t;

    template<typename T>
    struct Register;

    using Reg8  = Register<u8>;
    using Reg16 = Register<u16>;
    using Reg32 = Register<u32>;
    using Reg64 = Register<u64>;

    template<typename T>
    struct Register {
        T value;
        std::bitset<sizeof(T)* CHAR_BIT> bits;

        Register() : value{ 0 }, /*previous_value{ 0 },*/ bits{ 0 } {}

        template<typename U, std::enable_if_t<(sizeof(U) > sizeof(T))>* = nullptr>
        explicit Register(const U val, const u8 idx = 0) :
            value{ static_cast<T>((val >> std::size(bits) * idx) &
                  std::numeric_limits<std::make_unsigned_t<T>>::max()) },
            bits{ value }
        {
            constexpr u16 sizeT = sizeof(T);
            constexpr u16 sizeU = sizeof(U);
            assert((idx >= 0) && (idx <= ((sizeU / sizeT) - 1)) );
        }

        template<typename U, std::enable_if_t<(sizeof(U) < sizeof(T))>* = nullptr>
        explicit Register(const U val, const u8 idx = 0) :
            value{ static_cast<T>((static_cast<T>(val) << sizeof(U)*CHAR_BIT*idx) &
                  std::numeric_limits<std::make_unsigned_t<T>>::max()) },
            bits{ value }
        {
            constexpr u16 sizeT = sizeof(T);
            constexpr u16 sizeU = sizeof(U);
            assert((idx >= 0) && (idx <= ((sizeT / sizeU) - 1)) );
        }

        template<typename U, std::enable_if_t<(sizeof(U) == sizeof(T))>* = nullptr>
        explicit Register(const U val, const u8 idx = 0) :
            value{ static_cast<T>( val ) }, bits{ value }
        {}

        template<typename... Args>
        Register(Args... args) {}

        template<typename U>
        Register(const Register<U>& reg, const u8 idx = 0) : Register(reg.value, idx) {}

        void changeEndian() {
            T tmp = value;
            char* const p = reinterpret_cast<char*>(&tmp);
            for (size_t i = 0; i < sizeof(T) / 2; ++i)
                std::swap(p[i], p[sizeof(T) - i - 1]);
            bits = tmp;
        }

        Register& operator=(const Register& obj) {
            this->value = obj.value;
            //this->previous_value = obj.previous_value;
            this->bits = obj.bits;
            return *this;
        }

        template<typename Lhs, typename Rhs>
        friend auto operator+(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r);

        template<typename Lhs, typename Rhs>
        friend auto operator-(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r);

        template<typename Lhs, typename Rhs>
        friend auto operator*(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r);

        template<typename Lhs, typename Rhs>
        friend auto operator/(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r);

        template<typename Lhs, typename Rhs>
        friend auto operator%(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r);

        template<typename Lhs, typename Rhs>
        friend auto operator&(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r);

        template<typename Lhs, typename Rhs>
        friend auto operator|(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r);

        template<typename Lhs, typename Rhs>
        friend auto operator^(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r);

        template<typename Reg>
        friend auto operator~(const Register<Reg>& l);
    };

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    auto operator+(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r) {    
        return Register<decltype(l.value + r.value)>{ l.value + r.value };
    }

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    auto operator-(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r) {
        return Register<decltype(l.value - r.value)>{ l.value - r.value };
    }

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    auto operator*(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r) {
        return Register<decltype(l.value * r.value)>{ l.value * r.value };
    }

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    auto operator/(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r) {
        if (r.value == 0)
            throw std::exception( "Division by 0\n" );
        return Register<decltype(l.value / r.value)>{ l.value / r.value };
    }

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    auto operator%(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r) {
        return Register<decltype(l.value % r.value)>{ l.value % r.value };
    }

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    auto operator&(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r) {
        return Register<decltype(l.value & r.value)>{ l.value & r.value};
    }

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    auto operator|(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r) {
        return Register<decltype(l.value | r.value)>{ l.value | r.value};
    }

    template<typename Lhs, typename Rhs>
    auto operator^(const Register<Lhs>& l, const Register<Rhs>& r) {
        return Register<decltype(l.value ^ r.value)>{ l.value ^ r.value };
    }

    template<typename Reg>
    auto operator~(const Register<Reg>& r) {
        return Register<decltype(~r.value)>{~r.value};
    }

    template<typename T>
    std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Register<T>& r) {
        return os << "Reg" << std::size(r.bits) << '(' << +r.value << ")"
            << "\nhex: 0x" << std::uppercase << std::setfill('0') << std::setw(sizeof(T) * 2) << std::hex
            << +r.bits.to_ullong() << std::dec << "\nbin: "
            << r.bits << "\n\n";
    }

    template<typename T>
    T changeEndian(T in) {
        char* const p = reinterpret_cast<char*>(&in);
        for (size_t i = 0; i < sizeof(T) / 2; ++i)
            std::swap(p[i], p[sizeof(T) - i - 1]);
        return in;
    }

    template<typename T>
    Register<T> reverseBitOrder(Register<T>& reg, bool copy = false) {
        static constexpr u16 BitCount = sizeof(T) * CHAR_BIT;

        auto str = reg.bits.to_string();
        std::reverse(str.begin(), str.end());

        if (copy) { // return a copy
            Register<T> cpy;
            cpy.bits = std::bitset<BitCount>(str);
            cpy.value = static_cast<T>(cpy.bits.to_ullong());
            return cpy;
        }
        else {
            reg.bits = std::bitset<BitCount>(str);
            //reg.previous_value = reg.value;
            reg.value = static_cast<T>(reg.bits.to_ullong());
            return {};
        }
    }    
} // namespace vpc