基本类型中的位数应该使用什么类型？答案

【问题标题】：What type should I use for the number of bits in a fundamental type?基本类型中的位数应该使用什么类型？
【发布时间】：2018-12-10 22:55:09
【问题描述】：

Fundamental types 在 C++ 中的大小在 1 到 8（可能是 16）之间，在 64 位操作系统上。这意味着它们在内存中占用的位数不高于 128，即位数适合 uint8_t。

现在，假设我编写了一个需要这么多位数的函数。例如，假设它是

template <typename T>
inline void clear_bit(T& x, magic_type bit_index ) {
    static_assert(std::is_fundamental_v<T>, "Go away.");
    x = x & ~(T{1} << bit_index);
}

我想知道magic_type 使用什么：应该是uint8_t 吗？或者它应该只是一个 int，因为无论如何我都需要检查有效性，即使是 uint8_t 的情况，而 int 是一种更“自然”的数字类型？

为了让这个问题减少您的个人意见：通常认为其中一个选项更惯用吗？如果没有，你能找到两个选择的充分理由吗？或者也许建议第三个？

【问题讨论】：

您希望代码具有怎样的面向未来的能力？当 i25 1024bit 处理器出来时，你还想让代码工作吗？
考虑一下：如果你想要一个类似的clear_bit 函数作为某个位数组类的成员会发生什么？或者，如果您想要一个通用的 clear_bit 可以在任何任意位范围概念上运行怎么办？这就是你应该使用的类型。
我不确定什么是最好的，但如果你匹配操作类型 T 那么我假设你不会失去任何东西，因为它可能会被提升为数学？
我相信 LEWG 选择了int 来获得提议的轮换功能。
@Galik 源类型被限制为无符号，但旋转计数为int。

标签： c++ bit idioms

【解决方案1】：

无论您在表达式T{1} << bit_index 中为bit_index 使用什么类型，在任何情况下它都会被提升为int 或unsigned int，而T{1} << bit_index 的结果本身就是T{1} 的提升类型。这意味着x & ~(T{1} << bit_index) 总是产生一个至少“和”int 一样大的类型。

只有当
bit_index >= 0 && bit_index < (sizeof +T{}) * CHAR_BIT) 时，表达式 T{1} << bit_index 才定义良好。对x 的后续分配可能仍会截断结果。

根据经验，如果您打算在算术表达式中使用变量，请使用int 或unsigned int。 unsigned 通常在按位算术上下文中更可取，否则只需使用 signed。

底线：使用unsigned int，或者可能使用signed int。

【讨论】：