Question

例如，如果有一个类需要指针和bool。为简单起见，将在示例中使用int指针，但指针类型无关紧要，只要它指向size()大于1的内容。

使用{ bool , int *}数据成员定义类将导致类的大小是指针大小的两倍，并且浪费了大量空间

如果指针未指向char（或size(1)的其他数据），则可能低位将始终为零。该类可以使用{int *}定义，或者为方便起见：union { int *, uintptr_t }

bool是通过根据逻辑bool值设置/清除指针的低位并在需要使用指针时清除该位来实现的。

定义的方式：

struct myData
{
 int * ptr;
 bool flag;
};
myData x;

// initialize
x.ptr = new int;
x.flag = false;

// set flag true
x.flag = true;

// set flag false
x.flag = false;

// use ptr
*(x.ptr)=7;

// change ptr
x = y;                // y is another int *

建议的方式：

union tiny
{
 int * ptr;
 uintptr_t flag;
};
tiny x;

// initialize
x.ptr = new int;

// set flag true
x.flag |= 1;

// set flag false
x.flag &= ~1;

// use ptr
tiny clean=x;      // note that clean will likely be optimized out
clean.flag &= ~1;  // back to original value as assigned to ptr
*(clean.ptr)=7;

// change ptr
bool flag=x.flag;
x.ptr = y;             // y is another int *
x.flag |= flag;

这似乎是未定义的行为，但这有多便携？

Answer 1

只要在尝试将指针用作指针之前恢复指针的低位，就可以可能“合理地”移植，只要你的系统，你的C ++实现，以及你的代码符合某些假设。

我不一定能给你一个完整的假设清单，但不是我的头脑：

您没有指向任何大小为1个字节的内容。这不包括char，unsigned char，signed char，int8_t和uint8_t。（假设为CHAR_BIT == 8;在具有16位或32位字节的外来系统上，可能会排除其他类型。）
大小至少为2个字节的对象始终在偶数地址对齐。请注意，x86不要求这个;您可以在奇数地址访问4字节int，但速度稍慢。但编译器通常会安排将对象存储在偶数地址中。其他架构可能有不同的要求。
指向偶地址的指针将其低位设置为0.

对于最后一个假设，我实际上有一个具体的反例。在Cray矢量系统（J90，T90和SV1是我自己使用过的）上，机器地址指向64位字，但Unicos下的C编译器设置CHAR_BIT == 8。字节指针在软件中实现，在一个字内的3位字节偏移存储在64位指针的其他未使用的高阶 3位中。因此，指向8字节对齐对象的指针很容易将其低位设置为1。

有Lisp实现（example使用低位2位指针存储类型标记。我模糊地回忆起这会导致移植过程中出现严重问题。

结论：对于大多数系统，您可以侥幸逃脱。未来的架构在很大程度上是不可预测的，我很容易想象你的计划会打破下一个大新事物。

需要考虑的一些事项：

您可以将布尔值存储在类外类的位向量中吗？（保持指针与位向量中相应位之间的关联留作练习）。

如果看到指针的低位设置为1，请考虑将代码添加到失败并显示错误消息的所有指针操作。使用#ifdef删除生产版本中的检查代码。如果您在某个平台上遇到问题，请在启用检查的情况下构建代码版本，看看会发生什么。

我怀疑，随着应用程序的增长（它们很少缩小），您需要存储的不只是bool和指针。如果发生这种情况，空间问题就会消失，因为无论如何你已经在使用那个额外的空间了。

Answer 2

在“理论”中：据我所知，它是未定义的行为。

在“现实”中：它可以在日常的x86 / x64机器上工作，也可能在ARM上工作吗？我无法在此之外发表声明。

Answer 3

它非常便携，而且，当您接受原始指针以确保它符合对齐要求时，您可以assert。这样可以防止不可思议的未来编译器以某种方式混淆你。

唯一不这样做的原因是可读性成本和与＆＃34; hacky＆＃34;相关的一般维护。类似的东西。除非有明显的收获，否则我会回避它。但它有时是完全值得的。

Answer 4

符合这些规则，它应该非常便携。

便携式如何使用指针的低位作为标志？

4 个答案: