如何在C++中实现大小随类实例动态变化的std::bitset

问题根源 #

std::bitset的长度作为模板参数，要求必须是编译期常量。你代码中的_numberOfBits是类的成员变量，只有在运行期实例化对象时才会确定具体值，不符合模板参数的语法要求，因此无法编译通过。

可行解决方案 #

方案1：用std::vector<bool>模拟动态比特集（无第三方依赖，兼容性最好） #

std::vector<bool>是专门优化过的比特存储容器，大小支持运行期动态调整，接口和std::bitset高度兼容，不需要引入额外依赖，是最通用的解决方案。
修改后的代码示例：

#include <vector>
#include <cmath>

class Foo
{
public:
    Foo(int value);
    int numberOfBits(int value);
    // 返回值替换为动态长度的vector<bool>
    std::vector<bool> decToBinary(int value);
    int getValue();
    void setValue(int value);
    int getNumberOfBits();
    void setNumberOfBits(int value);
private:
    int _value;
    int _numberOfBits;
};

Foo::Foo(int value)
{   
    setValue(value);
    setNumberOfBits(value);
}
int Foo::numberOfBits(int value)
{
    return static_cast<int>(ceil(log2(value + 1)));
}
int Foo::getValue()
{
    return _value;
}
void Foo::setValue(int value)
{
    _value = value;
    // 修改value时同步更新比特长度，避免数据不一致
    setNumberOfBits(value);
}
int Foo::getNumberOfBits()
{
    return _numberOfBits;
}
void Foo::setNumberOfBits(int value)
{
    _numberOfBits = numberOfBits(value);
}
std::vector<bool> Foo::decToBinary(int value)
{
    std::vector<bool> res(_numberOfBits);
    for(int i = 0; i < _numberOfBits; i++){
        // 最低位存在res[0]，可根据需求调整存储顺序
        res[i] = (value >> i) & 1;
    }
    return res;
}

方案2：使用专用动态比特集实现 #

如果项目允许使用C20标准或者Boost库，可以直接使用std::dynamic_bitset（C20新增）或boost::dynamic_bitset，接口和std::bitset完全一致，原生支持运行期动态指定长度，不需要调整原有逻辑。

方案3：比特长度作为类模板参数（仅适合编译期可确定长度的场景） #

如果比特长度可以在编译期提前确定，不需要运行期调整，可以把长度作为类的模板参数，继续使用std::bitset：

template<size_t BitLen>
class Foo
{
public:
    Foo(int value):_value(value){}
    std::bitset<BitLen> decToBinary() {
        return std::bitset<BitLen>(_value);
    }
    // 其余成员方法省略
private:
    int _value;
};

// 使用示例
Foo<4> foo1(10); // 固定长度为4bit
Foo<8> foo2(20); // 固定长度为8bit

该方案的缺点是不同长度的Foo属于不同类型，无法存入同一个容器，也不支持运行期修改长度。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者yat