如何拥有类似于 unsigned char 的类型，但不允许别名？

Question

我想要一个类型，如下所示unsigned char：

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• 大小为 1
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• 可以为其分配整数值（无需任何强制转换）
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• 允许位操作
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• 算术是允许的，但不是必须的
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• 未签名
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• 可以简单地复制
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但是，与 不同的是unsigned char，它不允许使用别名。我的意思是，一种没有例外的类型[basic.lval/11.8]：

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如果程序尝试通过以下类型之一以外的泛左值访问对象的存储值，则行为未定义：

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[...]

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• 一个 char，无符号字符或 std\xe2\x80\x8b::\xe2\x80\x8bbyte 类型。
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有可能有这样的类型吗？

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原因是：我几乎从不使用unsigned char\ 的别名属性。因此，我想使用一种类型，它不会阻止某些类型的优化（注意，我问这个问题是因为我实际上有一些函数，由于允许别名，因此没有很好地优化）的财产unsigned char）。因此，我希望有一种类型能够满足这一点：“不要为不使用的东西付费”。

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这是一个unsigned char阻止优化的示例：使用此指针会导致热循环中奇怪的去优化

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Answer 1

标准的该部分调用了char、unsigned char和std::byte。但是，您可以创建自己的类型，类似于std::byte并且不允许使用别名：

enum class my_byte : unsigned char {};

使用它并不是那么好，因为你必须强制转换unsigned char才能用它做任何有意义的事情。但是，您可以重载按位运算符和算术运算符，以使其更易于使用。

我们可以通过以下简单的函数来验证这一点：

auto foo(A& a, B& b) {
    auto lhs = b;
    a = 42;
    auto rhs = b;
    return lhs + rhs;
}

如果A允许使用别名B，编译器将必须生成两个加载：一个用于lhs，一个用于rhs。如果A不允许使用 别名B，编译器可以生成单个加载并将值添加到自身。让我们测试一下：

// int& cannot alias with long&
auto foo(int& a, long& b) {
    auto lhs = b;
    a = 42;
    auto rhs = b;
    return lhs + rhs;
}

// std::byte& can alias with long&    
auto bar(std::byte& a, long& b) {
   auto lhs = b;
    a = (std::byte)42;
    auto rhs = b;
    return lhs + rhs;
}

// if my_byte& can alias with long&, there would have to be two loads
auto baz(my_byte& a, long& b) {
    auto lhs = b;
    a = (my_byte)42;
    auto rhs = b;
    return lhs + rhs;
}

结果如下：

foo(int&, long&):
        mov     rax, QWORD PTR [rsi]
        mov     DWORD PTR [rdi], 42
        add     rax, rax
        ret
bar(std::byte&, long&):
        mov     rax, QWORD PTR [rsi]
        mov     BYTE PTR [rdi], 42
        add     rax, QWORD PTR [rsi]
        ret
baz(my_byte&, long&):
        mov     rax, QWORD PTR [rsi]
        mov     BYTE PTR [rdi], 42
        add     rax, rax
        ret

因此my_byte不会继承与char和相同的别名属性std::byte