Por que um tamanho booleano de 1 byte e não 1 bit?

Em C ++,

• Por que um tamanho booleano de 1 byte e não 1 bit?
• Por que não existem tipos como números inteiros de 4 ou 2 bits?

Estou perdendo as coisas acima ao escrever um emulador para uma CPU

Porque a CPU não pode endereçar nada menor que um byte.

Da Wikipedia :

Historicamente, um byte era o número de bits usado para codificar um único caractere de texto em um computador e, por esse motivo, é o elemento endereçável básico em muitas arquiteturas de computadores.

Então, byte é a unidade endereçável básica , abaixo da qual a arquitetura do computador não pode ser endereçada. E como (provavelmente) não existem computadores que suportam byte de 4 bits, você não tem 4 bits, bool etc.

No entanto, se você pode projetar uma arquitetura que possa endereçar 4 bits como unidade endereçável básica, terá booltamanho 4 bits, apenas nesse computador!

A resposta mais fácil é; é porque a CPU endereça a memória em bytes e não em bits, e as operações bit a bit são muito lentas.

No entanto, é possível usar a alocação de tamanho de bit em C ++. Existe a especialização std :: vector para vetores de bits e também estruturas que recebem entradas de tamanho de bits.

Nos velhos tempos, quando eu tinha que ir para a escola em uma nevasca furiosa, subindo os dois lados, e o almoço era qualquer animal que pudéssemos rastrear na floresta atrás da escola e matar com as próprias mãos, os computadores tinham muito menos memória disponível do que hoje. O primeiro computador que usei tinha 6K de RAM. Não 6 megabytes, não 6 gigabytes, 6 kilobytes. Nesse ambiente, fazia muito sentido agrupar o maior número possível de booleanos em um int e, portanto, usamos regularmente as operações para removê-los e colocá-los.

Hoje, quando as pessoas zombam de você por ter apenas 1 GB de RAM, e o único lugar em que você pode encontrar um disco rígido com menos de 200 GB é em uma loja de antiguidades, não vale a pena arrumar os bits.

Você pode ter bools de 1 bit e ints de 4 e 2 bits. Mas isso criaria um conjunto de instruções estranho, sem ganho de desempenho, porque é uma maneira não natural de olhar para a arquitetura. Na verdade, faz sentido "desperdiçar" uma parte melhor de um byte, em vez de tentar recuperar esses dados não utilizados.

O único aplicativo que se preocupa em compactar vários bools em um único byte, na minha experiência, é o Sql Server.

Você pode usar campos de bits para obter números inteiros de tamanho inferior.

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

Embora seja geralmente usado para mapear estruturas para exatos padrões de bits esperados por hardware:

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 um byte é a menor unidade endereçável do idioma.

Mas você pode fazer o bool demorar 1 bit, por exemplo, se você tiver um monte deles, por exemplo. em uma estrutura, assim:

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

boolpode ter um byte - o menor tamanho endereçável da CPU ou pode ser maior. Não é incomum ter boolque ter esse tamanho intpara fins de desempenho. Se, para fins específicos (por exemplo, simulação de hardware), você precisar de um tipo com N bits, poderá encontrar uma biblioteca para isso (por exemplo, a biblioteca GBL tem BitSet<N>classe). Se você está preocupado com o tamanho de bool(você provavelmente tem um contêiner grande), pode embalar os bits por conta própria ou usá- std::vector<bool>lo para fazer isso por você (tenha cuidado com o último, pois ele não atende aos requisitos do contêiner).

Pense em como você implementaria isso no nível do 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, em geral, a CPU aloca memória com 1 byte como unidade básica, embora algumas CPUs como MIPS usem uma palavra de 4 bytes.

No entanto, vectortrata de boolmaneira especial, com vector<bool>um bit para cada bool é alocado.

O byte é a unidade menor de armazenamento de dados digitais de um computador. Em um computador, a RAM possui milhões de bytes e qualquer um deles possui um endereço. Se ele tivesse um endereço para cada bit, um computador poderia gerenciar 8 vezes menos RAM do que aquilo que pode.

Mais informações: Wikipedia

Mesmo quando o tamanho mínimo possível é 1 Byte, você pode ter 8 bits de informações booleanas em 1 Byte:

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

A linguagem Julia possui o BitArray, por exemplo, e eu li sobre implementações em C ++.