是否有可以处理非标准位长整数的向量？答案

【问题标题】：Is there a vector that can handle integers of nonstandard bit-lengths?是否有可以处理非标准位长整数的向量？
【发布时间】：2011-09-05 03:04:39
【问题描述】：

我正在寻找类似于 STL 向量但可以处理例如 12、16、20、24、32 和 40 位长的整数。 vector<uint16_t> 和 vector<uint32_t> 很好地处理了 16 位和 32 位的情况，但我还没有找到任何方法来处理其他情况。请注意，采用这种方式的全部目的是节省内存和带宽，因此不能选择填充。

我的数据结构可以推断出整数的最高有效位（即 int64），因此我只想存储 LSB。每个整数的位数和整数数量在创建时是已知的，但在编译时是未知的。理想情况下，每整数位数可以是 12 到 40 之间的任何值，但出于性能原因或使用需要在编译时设置每整数位数的结构，层是可以的。

vector<bool> 和 dynamic_bitset 可以创建位域，但仅限于 1 位整数。有谁知道其他的吗？

【问题讨论】：

您需要自己进行移位和屏蔽。
@Henning，我有一个原型系统可以做到这一点，但我试图避免重新发明轮子。我还注意到，在这里获得良好的性能是一件棘手的事情，所以已经调整过的东西会非常受欢迎。
既然你指出这里的目标是节省内存和性能，我已经删除了我原来的答案（因为它更适合深奥的原因，为什么这是必要的），但我仍然认为vector<uint64_t> 可能是最好的解决方案。然后你甚至不需要推断任何数据，只需存储整个值。
@Chad，如果我可以使用 20 位整数而不是 64 位整数，那么这意味着我可以解决 3 倍大的问题。这是一个巨大的好处。
如果您的问题只需要 20 位整数，可以。但它最多需要 40 位整数。除非您可以将问题分解成更小的部分（意味着一个问题集中只有 20 位整数，而另一个问题集中只有 32 位整数），否则您不太可能找到一刀切的解决方案。

标签： c++ boost stl

【解决方案1】：

STL 中没有。

我了解您对性能的担忧，尤其是内存问题。然而，未对齐的读取（需要位移位）可能比常规读取（在字节边界上）慢，所以我建议保留整个字节。这意味着：

12位，16位：uint16_t
20 位，24 位：3 uint8_t 或 1 uint32_t（权衡速度/内存）
32 位：uint32_t
40 位：5 个uint8_t、3 个uint16_t 或1 个uint64_t

假设您选择更简单的解决方案（即，总是碰到下一个可用整数），您可以使用类似：

boost::variant<
  std::vector<uint16_t>,
  std::vector<uint32_t>,
  std::vector<uint64_t>
>

这使您可以根据需要存储的字节数选择在运行时使用的确切 vector。

如果您想尽可能多地节省，那么您只需在列表中添加一个std::vector<uint8_t>。但我会避免这样做，也许只“打包” 40 位的情况（在 uint16_t 中），因为其他人从不浪费太多内存......而且我可能会分析检查这两种选择。

注意：您可能还希望通过检查capacity 没有超过size 太多来调整向量内存使用情况。

【讨论】：