在编译时初始化非常大的 C++ std::bitset

Question

我想存储一个 2¹⁶ 位的静态常量位集，其中 1 和 0 的特定序列永远不会改变。

我考虑过使用 this post 提出的初始化字符串：

std::bitset<1<<16> myBitset("101100101000110 ... "); // the ellipsis are replaced by the actual 65536-character sequence

但是编译器 (VS2013) 给我 "string too long" 错误。

更新

我尝试按照上面链接的 post 中的建议将字符串拆分成更小的块，如下所示：

std::bitset<1<<16> myBitset("100101 ..."
                            "011001 ..."
                            ...
                            );

但我收到错误 C1091：编译器限制：字符串长度超过 65535 字节。我的字符串是 65536 字节（技术上是 65537，带有 EOS 字符）。

我还有哪些其他选择？

更新

感谢 luk32，这是我最终得到的漂亮代码：

const std::bitset<1<<16> bs = (std::bitset<1<<16>("101011...")
    << 7* (1<<13)) | (std::bitset<1<<16>("110011...")
    << 6* (1<<13)) | (std::bitset<1<<16>("101111...")
    << 5* (1<<13)) | (std::bitset<1<<16>("110110...")
    << 4* (1<<13)) | (std::bitset<1<<16>("011011...")
    << 3* (1<<13)) | (std::bitset<1<<16>("111011...")
    << 2* (1<<13)) | (std::bitset<1<<16>("111001...")
    << 1* (1<<13)) | std::bitset<1<<16>("1100111...");

Answer 1

你并没有真正拆分文字。无论如何，它都会被连接起来进行编译。您受到编译器的限制。我认为没有办法在 MSVC 中增加此限制。

您可以将其拆分为两个文字，初始化两个位集，移动第一个部分并 OR 与另一个一起移动。

类似于：

#include <iostream>
#include <string>
#include <bitset>

 
using namespace std;
int main()
{
    std::bitset<8> dest("0110");
    std::bitset<8> lowBits("1001");

    dest <<= dest.size()/2;
    dest |= lowBits;
    std::cout << dest << '\n';
}

如果您查看 clang compiler output at -02，它会优化为加载 105，即 01101001。

我的测试表明，如果您将 8 换成 1<<16，它会使用 SSE，因此应该是非常安全的选择。它没有像 8 或 16 那样丢弃文字，因此可能会有一些运行时开销，但我不确定您是否可以做得更好。

编辑：

我又做了一些测试，这里是my playground:

#include <iostream>
#include <string>
#include <bitset>
 

using namespace std;
int main()
{
    //static const std::bitset<16> set1( "01100110011001100110011001100110");
    static const std::bitset<16> set2(0b01100110011001100110011001100110);

    static const std::bitset<16> high(0b01100110);
    static const std::bitset<16> low (0b01100110);
    static const std::bitset<16> set3 = (high << 8) | low;
    std::cout << (set3 == set2) << '\n';
}

我无法在除 clang 之外的任何编译器上对 const char* 构造函数进行编译时优化，并且最多可处理 14 个字符。 似乎有一些承诺如果你从 unsigned long long 初始化一堆 bitset 并将它们组合在一起：

static const std::bitset<128> high(0b0110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110);
static const std::bitset<128> low (0b1001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011001);
static const std::bitset<128> set3 = (high << high.size()/2) | low;
std::cout << set3 << '\n';

这使得编译器坚持使用二进制数据存储。如果可以使用带有 constexpr 的更新一点的编译器，我认为可以将其声明为由 ull 构造的 bitset 的数组，并通过 [=24= 将它们连接起来] 函数并绑定到 constexpr const 变量，这应该确保可能的最佳优化。编译器仍然可能不利于你，但没有理由。也许即使没有 constexpr 它也会生成非常好的代码。

Answer 2

您可以考虑完全跳过编译，并且简单地：

Assemble 将数据放入目标文件（段 .rodata），导出它的符号及其大小。
在 .h 文件中将这些符号声明为 extern const。
使用这些符号和link你的程序到这个目标文件。

我手边没有 MASM32，无法写出实际有效的完整答案，但我经常将这种技术与 GAS 和 LD 一起使用，它可以解决很多问题。（按需加载、单独数据文件的安全描述符、极快的编译时间...）

请注意，简而言之，这是 VS 资源编译器所做的...因此您可以将数据作为资源包含在内并获取指向它的指针。

Answer 3

不可能 有一个 static std::bitset 这样的，因为：

没有 constexpr 支持 constructor receiving const char*
VS 2013 非常老 doesn't even support constexpr。它只有部分 C++11 支持

如果允许在运行时进行构造，则只需将字符串文字拆分为多个小于 2048 个字符的较小字符串，以防总长度小于 65536：

ANSI compatibility requires a compiler to accept up to 509 characters in a string literal after concatenation. The maximum length of a string literal allowed in Microsoft C is approximately 2,048 bytes. However, if the string literal consists of parts enclosed in double quotation marks, the preprocessor concatenates the parts into a single string, and for each line concatenated, it adds an extra byte to the total number of bytes.

[...]

While an individual quoted string cannot be longer than 2048 bytes, a string literal of roughly 65535 bytes can be constructed by concatenating strings.

https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/c-language/maximum-string-length?view=msvc-160

如上所述，较长的字符串必须手动连接。这里

const int LENGTH = 1 << 16;
std::bitset<LENGTH> myBitset(
    "100101 ..."  // 2ᴺ bits
    "011001 ..."  // 2ᴺ bits
    ...
    "001011 ...", // must be one shorter than the previous lines: 2ᴺ⁻¹ bits
    LENGTH - 1    // size
);
myBitset[LENGTH - 1] = 1; // set the final bit

或者只使用数组而不是字符串文字：

static const char BITSET[LENGTH] = {
    '1', '0', '0', '1',...
    ...
    '0', '1', '0', '0'
};
std::bitset<LENGTH> myBitset(BITSET, sizeof(BITSET));

在编译时初始化非常大的 C++ std::bitset

Initializing very large C++ std::bitset at compile time

c++

initialization

compile-time-constant

large-data

std-bitset