如果说，一个 32 位整数溢出，如果我们需要一个 40 位类型，而不是升级 int 到 long范围仅在 240 之内，这样我们就可以为每个整数节省 24 (64-40) 位？
如果有，怎么做？
我必须处理数十亿，空间是一个更大的限制。
最佳答案
这当然可能，但通常是荒谬的(对于任何不使用这些数字中的十亿个的程序):
#include <stdint.h> // don't want to rely on something like long long
struct bad_idea
{
uint64_t var : 40;
};
这里，var 确实会有 40 位的宽度，但会以 much 生成效率较低的代码为代价(事实证明，“much”是非常错误的 - - 测量的开销仅为 1-2%，请参见下面的时间安排)，通常无济于事。除非您需要将另一个 24 位值(或 8 位和 16 位值)打包到同一结构中，否则对齐将失去您可能获得的任何东西。
在任何情况下，除非你有数十亿个，否则内存消耗的有效差异不会很明显(但管理位字段所需的额外代码会很明显!)。
注意:
同时，该问题已更新，以反射(reflect)确实需要 十亿 个数字，因此这可能是可行的，假设您采取措施不因结构对齐而失去 yield 和填充，即通过在剩余的 24 位中存储其他内容或将 40 位值存储在每个 8 位或其倍数的结构中)。
节省三个字节十亿次是值得的，因为它将需要明显更少的内存页面，从而导致更少的缓存和 TLB 未命中，尤其是页面错误(单个页面错误加权数千万条指令)。
虽然上面的代码片段没有使用剩余的 24 位(它仅演示了“使用 40 位”部分)，但需要类似于以下内容的内容才能真正使该方法在保留内存的意义上有用 - - 假设您确实有其他“有用”的数据可以放入洞中:
struct using_gaps
{
uint64_t var : 40;
uint64_t useful_uint16 : 16;
uint64_t char_or_bool : 8;
};
结构大小和对齐方式将等于 64 位整数，因此如果您制作例如十亿个此类结构的数组(即使不使用特定于编译器的扩展)。如果您不使用 8 位值，也可以使用 48 位和 16 位值(提供更大的溢出余量)。
或者，您可以以牺牲可用性为代价，将 8 个 40 位值放入一个结构中(40 和 64 的最小公倍数为 320 = 8*40)。当然，访问结构数组中的元素的代码将变得非常更加复杂(尽管可以实现一个 operator[] 来恢复线性数组功能并隐藏结构复杂度)。
更新:
编写了一个快速测试套件，只是为了看看位域(以及使用位域引用重载的运算符)会有什么开销。发布代码(由于长度)在 gcc.godbolt.org ，我的Win7-64机器的测试输出是:
Running test for array size = 1048576
what alloc seq(w) seq(r) rand(w) rand(r) free
-----------------------------------------------------------
uint32_t 0 2 1 35 35 1
uint64_t 0 3 3 35 35 1
bad40_t 0 5 3 35 35 1
packed40_t 0 7 4 48 49 1
Running test for array size = 16777216
what alloc seq(w) seq(r) rand(w) rand(r) free
-----------------------------------------------------------
uint32_t 0 38 14 560 555 8
uint64_t 0 81 22 565 554 17
bad40_t 0 85 25 565 561 16
packed40_t 0 151 75 765 774 16
Running test for array size = 134217728
what alloc seq(w) seq(r) rand(w) rand(r) free
-----------------------------------------------------------
uint32_t 0 312 100 4480 4441 65
uint64_t 0 648 172 4482 4490 130
bad40_t 0 682 193 4573 4492 130
packed40_t 0 1164 552 6181 6176 130
我们可以看到，位域的额外开销可以忽略不计，但是当以缓存友好的方式线性访问数据时，作为一种方便的方式使用位域引用重载的运算符是相当剧烈的(大约增加了 3 倍)。另一方面，在随机访问中，它几乎不重要。
这些时间表明，简单地使用 64 位整数会更好，因为它们总体上仍然比位域更快(尽管涉及更多内存)，但当然它们没有考虑更大数据集的页面错误成本。一旦物理 RAM 用完(我没有测试过)，它看起来可能会非常不同。
关于c++ - 如果 32 位整数溢出，我们可以使用 40 位结构而不是 64 位长的结构吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/27705409/
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