我可以一次检查一小堆布尔值吗?

Can I check a small array of bools in one go?

本文关键字：布尔值 一次 我可以 检查      更新时间：2023-10-16

这里有一个类似的问题，但这个问题中的用户似乎有一个更大的数组或向量。如果我有：

bool boolArray[4];

我想检查是否所有元素都是假的，我可以分别检查 [ 0 ]、[ 1 ]、[ 2 ] 和 [ 3 ]，或者我可以循环访问它。由于(据我所知)false 应该具有值 0 并且 0 以外的任何值都是真的，我想简单地做：

if ( *(int*) boolArray) { }

这有效，但我意识到它依赖于布尔是一个字节，int 是四个字节。如果我投到 (std：：uint32_t) 它会没问题，还是仍然是一个坏主意？我只是碰巧在一个数组中有 3 或 4 个布尔值，想知道这是否安全，如果不是，是否有更好的方法可以做到这一点。

另外，如果我最终得到超过 4 个布尔值但少于 8 个布尔值，我可以对 std：：uint64_t 或无符号长长或其他东西做同样的事情吗？

正如πάντα ῥεῖ在评论中注意到的那样，std::bitset可能是以无UB的方式处理这个问题的最佳方法。

std::bitset<4> boolArray {};
if(boolArray.any()) {
//do the thing
}

如果你想坚持数组，你可以使用std::any_of，但这需要(可能是读者特有的)使用只返回其参数的函子：

bool boolArray[4];
if(std::any_of(std::begin(boolArray), std::end(boolArray), [](bool b){return b;}) {
//do the thing
}

将 4bool秒的类型双关到int可能是一个坏主意 - 您无法确定每种类型的大小。它可能适用于大多数架构，但std::bitset保证在任何情况下都可以在任何地方工作。

几个答案已经解释了好的替代方案，特别是std::bitset和std::any_of()。我单独写信指出，除非你知道我们不知道的事情，否则以这种方式在bool和int之间输入双关语是不安全的，原因如下：

  1. int可能不是四个字节，正如多个答案所指出的那样。
  2. M.M在评论中指出，bool可能不是一个字节。我不知道任何现实世界的架构曾经出现过这种情况，但它仍然是规范合法的。它(可能)不能小于一个字节，除非编译器正在用它的内存模型做一些非常复杂的隐藏球的诡计，而多字节布尔值似乎毫无用处。但请注意，字节首先不必是 8 位。
  3. int可以具有陷阱表示形式。也就是说，某些位模式在转换为int时导致未定义的行为是合法的。这在现代架构中很少见，但可能会出现在(例如)ia64 或任何带有符号零的系统上。
  4. 不管你是否需要担心上述任何一点，你的代码都违反了严格的混叠规则，所以编译器可以自由地"优化"它，假设布尔值和整数是完全独立的对象，具有不重叠的生存期。例如，编译器可能会确定初始化 bool 数组的代码是死存储并消除它，因为在取消引用指针之前的某个时间点，布尔值"必须"不复存在*。还可能出现与寄存器重用和加载/存储重新排序相关的更复杂的情况。所有这些缺陷都是C++标准明确允许的，该标准规定，当您进行这种双关语时，行为是未定义的。

您应该使用其他答案提供的替代解决方案之一。

* 通过将boolArray指向的内存转换为 int 并存储整数来重用该内存是合法的(有一些限制，特别是关于对齐)，尽管如果您真的想这样做，则必须通过std::launder传递boolArray，如果您想稍后读取生成的 int。无论如何，编译器有权假设你已经完成了读取，即使你不调用 launder。

您可以使用std::bitset<N>::any：

如果任何位设置为true，则true任何返回，否则false。

#include <iostream>      
#include <bitset>        
int main ()
{
std::bitset<4> foo;
// modify foo here

if (foo.any())
std::cout << foo << " has " << foo.count() << " bits set.n";
else
std::cout << foo << " has no bits set.n";
return 0;
}

住

如果要返回true如果全部位或全部位都设置为 on，则可以分别使用std::bitset<N>::all或std::bitset<N>::none。

标准库以 std：：all_of、std：：any_of、std：：none_of 算法的形式提供您需要的东西。

...对于强制性的"自己滚动"答案，我们可以为任何数组bool[N]提供一个简单的类似"or"的函数，如下所示：

template<size_t N>
constexpr bool or_all(const bool (&bs)[N]) {
for (bool b : bs) {
if (b) { return b; }
}
return false;
}

或者更简洁地说，

template<size_t N>
constexpr bool or_all(const bool (&bs)[N]) {
for (bool b : bs) { if (b) { return b; } }
return false;
}

这也具有像||一样短路的好处，如果可以在编译时计算，则可以完全优化。

除此之外，如果你想检查类型双关语bool[N]到其他类型的原始想法以简化观察，我强烈建议你不要将其视为char[N2]，而是N2 == (sizeof(bool) * N)。 这将允许您提供一个简单的表示查看器，该查看器可以自动缩放到查看对象的实际大小，允许对其单个字节进行迭代，并允许您更轻松地确定表示是否与特定值匹配(例如，零或非零)。 我不完全确定这样的检查是否会调用任何 UB，但我可以肯定地说，任何此类类型的构造都不是一个可行的常量表达式，因为需要重新解释转换为char*或unsigned char*或类似(显式或std::memcpy())，因此不能轻易优化。

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