¿Por qué un booleano tiene 1 byte y no 1 bit de tamaño?

En C ++,

• ¿Por qué un booleano tiene 1 byte y no 1 bit de tamaño?
• ¿Por qué no hay tipos como enteros de 4 o 2 bits?

Me estoy perdiendo las cosas anteriores cuando escribo un emulador para una CPU

Porque la CPU no puede abordar nada más pequeño que un byte.

De Wikipedia :

Históricamente, un byte era el número de bits utilizados para codificar un solo carácter de texto en una computadora y es por esta razón el elemento direccionable básico en muchas arquitecturas de computadora.

Entonces, el byte es la unidad direccionable básica , debajo de la cual la arquitectura de la computadora no puede abordar. Y dado que (probablemente) no existen computadoras que admitan byte de 4 bits, no tiene 4 bits, bool etc.

Sin embargo, si puede diseñar una arquitectura de este tipo que pueda abordar 4 bits como unidad direccionable básica, entonces tendrá un booltamaño de 4 bits, ¡solo en esa computadora!

La respuesta más fácil es; es porque la CPU direcciona la memoria en bytes y no en bits, y las operaciones bit a bit son muy lentas.

Sin embargo, es posible utilizar la asignación de tamaño de bits en C ++. Hay especialización std :: vector para vectores de bits, y también estructuras que toman entradas de tamaño de bit.

En los viejos tiempos, cuando tenía que caminar a la escuela en una tormenta de nieve, cuesta arriba en ambos sentidos, y el almuerzo era cualquier animal que pudiéramos rastrear en el bosque detrás de la escuela y matar con nuestras propias manos, las computadoras tenían mucha menos memoria disponible que hoy. La primera computadora que utilicé tenía 6K de RAM. No 6 megabytes, no 6 gigabytes, 6 kilobytes. En ese entorno, tenía mucho sentido agrupar tantos booleanos en un int como pudiera, por lo que usamos regularmente operaciones para eliminarlos y colocarlos.

Hoy en día, cuando las personas se burlan de ti por tener solo 1 GB de RAM, y el único lugar donde puedes encontrar un disco duro con menos de 200 GB es en una tienda de antigüedades, simplemente no vale la pena empacar pedazos.

Podría tener bools de 1 bit y entradas de 4 y 2 bits. Pero eso daría lugar a un conjunto de instrucciones extraño sin ganancia de rendimiento porque es una forma poco natural de ver la arquitectura. En realidad, tiene sentido "desperdiciar" una mejor parte de un byte en lugar de intentar recuperar esos datos no utilizados.

La única aplicación que se molesta en empacar varios bools en un solo byte, en mi experiencia, es Sql Server.

Puede usar campos de bits para obtener enteros de sub tamaño.

struct X
{
    int   val:4;   // 4 bit int.
};

Aunque generalmente se usa para asignar estructuras a los patrones de bits esperados del hardware exacto:

struct SomThing   // 1 byte value (on a system where 8 bits is a byte
{
    int   p1:4;   // 4 bit field
    int   p2:3;   // 3 bit field
    int   p3:1;   // 1 bit
};

Porque un byte es la unidad direccionable más pequeña del idioma.

Pero puede hacer que bool tome 1 bit, por ejemplo, si tiene un montón de ellos, por ejemplo. en una estructura, como esta:

struct A
{
  bool a:1, b:1, c:1, d:1, e:1;
};

boolpuede ser de un byte, el tamaño direccionable más pequeño de la CPU, o puede ser más grande. No es inusual tener boolque ser del tamaño de intpara fines de rendimiento. Si para fines específicos (por ejemplo, simulación de hardware) necesita un tipo con N bits, puede encontrar una biblioteca para eso (por ejemplo, la biblioteca GBL tiene BitSet<N>clase). Si le preocupa el tamaño de bool(probablemente tenga un contenedor grande), puede empacar pedazos usted mismo, o usarlo std::vector<bool>para hacerlo por usted (tenga cuidado con esto último, ya que no satisface los requisitos del contenedor).

Piense en cómo implementaría esto en su nivel de emulador ...

bool a[10] = {false};

bool &rbool = a[3];
bool *pbool = a + 3;

assert(pbool == &rbool);
rbool = true;
assert(*pbool);
*pbool = false;
assert(!rbool);

Porque, en general, la CPU asigna memoria con 1 byte como unidad básica, aunque algunas CPU como MIPS usan una palabra de 4 bytes.

Sin embargo, las vectorofertas boolde una manera especial, con vector<bool>un bit por cada bool se asigna.

El byte es la unidad más pequeña de almacenamiento de datos digitales de una computadora. En una computadora, la RAM tiene millones de bytes y cualquiera de ellos tiene una dirección. Si tuviera una dirección por cada bit, una computadora podría administrar 8 veces menos RAM de lo que puede.

Más información: Wikipedia

Incluso cuando el tamaño mínimo posible es de 1 byte, puede tener 8 bits de información booleana en 1 byte:

http://en.wikipedia.org/wiki/Bit_array

El lenguaje Julia tiene BitArray, por ejemplo, y leí sobre implementaciones de C ++.