C++17中std::byte的使用

news2024/11/29 2:44:26

C++17中std::byte的定义如下：std::byte本质上代表一个字节的值

enum class byte : unsigned char {};

与unsigned char一样，std::byte可以用来访问其它对象(对象表示)占用的原始内存(raw memory),但与unsigned char不同的是，它不是字符类型，也不是算术类型。std::byte模型只是位的集合，仅支持按位和比较操作。

函数std::is_integral_v<T>定义如下：判断T是不是整型，如T为整型，则返回true；如果T的类型为bool、char、char16_t、char32_t、wchar_t、short、int、long、long long，以及任何实现定义的扩展整数类型(any implementation-defined extended integer types)，包括任何有符号、无符号、和cv限定的变体(cv-qualified variants),则返回true

template< class T >
inline constexpr bool is_integral_v = is_integral<T>::value;

std::byte相关函数：
(1).std::to_integer<T>(std::byte):将std::byte对象转换为整型T,仅当is_integral_v<T>为true时有效；
(2).左移：<<=, 等价于: b = (std::byte)b << (T)shift; 仅当is_integral_v<T(shift)>为true时有效；
(3).左移：<<，等价于: std::byte(static_cast<unsigned int>(b) << (T)shift); 仅当is_integral_v<T(shift)>为true时有效；
(4).右移：>>=, 等价于: b = (std::byte)b >> (T)shift; 仅当is_integral_v<T(shift)>为true时有效；
(5).右移: >>, 等价于：std::byte(static_cast<unsigned int>(b) >> (T)shift); 仅当is_integral_v<T(shift)>为true时有效；
(6).按位&=、|=、^=：等价于：l = l & r; l = l | r; l = l ^ r;
(7).按位&、|、^、~：等价于：std::byte(static_cast<unsigned int>(l) | static_cast<unsigned int>(r))；等

注意：
(1).列表初始化(使用花括号初始化)是唯一可以直接初始化std::byte对象的方法。
(2).std::byte对象存储在栈上。
(3).sizeof(std::byte)的大小总是1.
(4).大多数时候std::byte位数是8，但在有些平台上可能不是。
(5).用std::to_integer<>(std::byte)可以把std::byte转换为任意基本整数类型(bool、字符类型或者整数类型)。
(6).std::byte没有定义输入和输出运算符，因此不得不把它转换为整数类型再进行I/O。

以下为测试代码：

namespace {

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, std::byte b)
{
	return os << std::bitset<8>(std::to_integer<int>(b));
}

} // namespace

int test_byte()
{
	// 注意：列表初始化(使用花括号初始化)是唯一可以直接初始化std::byte对象的方法
	std::byte b{ 66 };
	std::cout << b << "\n"; // 01000010

	std::byte b2 = b << 1;
	std::cout << b2 << "\n"; // 10000100
	b <<= 1;
	std::cout << b << "\n"; // 10000100

	std::byte b3 = b >> 1;
	std::cout << b3 << "\n"; // 01000010
	b >>= 1;
	std::cout << b << "\n"; // 01000010

	std::byte b4 = b | std::byte{ 0b11110000 };
	std::cout << b4 << "\n"; // 11110010
	b |= std::byte{ 0b11110000 };
	std::cout << b << "\n"; // 11110010

	b4 = b & std::byte{ 0b11110000 };
	std::cout << b4 << "\n"; // 11110000
	b &= std::byte{ 0b11110000 };
	std::cout << b << "\n"; // 11110000

	b4 = b ^ std::byte{ 0b11111111 };
	std::cout << b4 << "\n"; // 00001111
	b ^= std::byte{ 0b11111111 };
	std::cout << b << "\n"; // 00001111

	b4 = ~b;
	std::cout << b4 << "\n"; // 11110000

	std::byte b5;
	//std::cout << b5 << "\n"; // error: 如果没有初始化，std::byte对象的值是未定义的，因为它存储在栈上

	std::byte b6{};
	std::cout << b6 << "\n"; // 00000000

	std::cout << "sizeof std::byte: " << sizeof(std::byte) << "\n"; // sizeof std::byte: 1

	std::byte b7{ 0xFF };
	std::cout << std::to_integer<unsigned int>(b7) << ","
		<< std::to_integer<int>(b7) << ","
		<< static_cast<int>(std::to_integer<signed char>(b7)) << "\n"; // 255,255,-1

	return 0;
}

执行结果如下图所示：