C++ 功能库 — span / bitset / byte

概述

这三个轻量工具解决 C 遗留的痛点：span 将指针+长度封装为安全的数组视图（替代 T* + size_t 对），bitset 提供固定长度的位集合操作（替代 int + 位运算），byte 定义字节类型（替代 char/unsigned char，明确语义）。

核心组件

span

组件	说明
span<T>	连续数据非拥有视图（指针+长度），可接收 vector/array/C数组
span<T, N>	固定大小 span，编译期已知长度
s.SIZE() / s.SIZE_BYTES()	元素个数 / 字节数
s.SUBSPAN(offset, count)	子视图，不拷贝数据
s.FIRST(n) / s.LAST(n)	前/后 n 个元素
s.DATA()	返回底层指针

bitset

组件	说明
bitset<N>	N 位固定长度位集
set(pos) / reset(pos)	置位 / 清零
flip(pos)	翻转指定位
test(pos)	检查某位是否为 1
count()	位 1 的数量
all() / any() / none()	全 1 / 有 1 / 全 0
to_ulong() / to_ullong()	转为整数
to_string()	转为 “0101…” 字符串
& `	^ ~`

byte (C++17)

操作	说明
byte{0xFF}	创建字节值
<< / >>	移位
& `	^ ~`
TO_INTEGER<INT>(b)	转为整数

典型用法

span —— 通用数组视图

FUNCTION demo_span:
    arr = INT[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

    s = SPAN<INT>(arr, 8)
    PRINT s.SIZE()                              // 8
    PRINT s[0]                                  // 1

    sub = s.SUBSPAN(2, 4)                       // [3, 4, 5, 6]（不拷贝）
    last3 = s.LAST(3)                           // [6, 7, 8]

    // 统一接口：接收 vector, array, C数组
    PROCESS = LAMBDA(s SPAN<CONST INT>):
        FOR x IN s: PRINT x
    END LAMBDA

    v = VECTOR<INT>{1, 2, 3}
    PROCESS(SPAN<INT>(v))                       // vector → span
    PROCESS(SPAN<INT>(arr, 3))                  // C数组 → span

bitset —— 位集操作

FUNCTION demo_bitset:
    flags = BITSET<10>()
    flags.SET(0)                                // 0000000001
    flags.SET(3, true)                          // 0000001001
    flags.FLIP(1)                               // 0000001011

    PRINT flags.TEST(3)                         // true
    PRINT flags.COUNT()                         // 2
    PRINT flags.ANY()                           // true

    a = BITSET<4>("1010")
    b = BITSET<4>("0110")
    PRINT a & b                                 // 0010
    PRINT a | b                                 // 1110

    n = flags.TO_ULONG()                        // 转为 unsigned long
    PRINT flags.TO_STRING()                     // "0000001011"

标志位模式

FUNCTION demo_flags:
    FLAGS = ENUM:
        READ    = 0
        WRITE   = 1
        EXECUTE = 2
    END ENUM

    perms = BITSET<8>()
    perms.SET(FLAGS::READ)
    perms.SET(FLAGS::WRITE)

    IF perms.TEST(FLAGS::READ):    PRINT "可读"
    IF perms.TEST(FLAGS::EXECUTE): PRINT "可执行"

byte —— 字节操作

FUNCTION demo_byte:
    b1 = BYTE{0xA0}
    b2 = BYTE{0x0B}
    result = b1 | b2                            // 0xAB

    shifted = b1 << 4                            // 0x00（高位移出）

    val = TO_INTEGER<INT>(b1)                   // 转为 int

---

• pair / tuple: tuple — 多值聚合
• optional / variant: expected — 可选值与变体
• string_view: span 与 string_view 理念相同（非拥有视图）
• 容器: span 可以指向任何连续容器（vector, array, C数组）
• C 对照: T* + size_t 对 / int flag + 位运算 / unsigned char 替代
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