c++ - 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，类似于unsigned char:

• sizeof 为 1
• 可以为其分配整数值(无需任何转换)
• 允许位操作
• 算术是允许的，但不是必须的
• 未签名
• 简单可复制

但是，与 unsigned char 不同的是，它不允许别名。我的意思是，一种类型，它没有异常 [basic.lval/11.8] :

If a program attempts to access the stored value of an object through a glvalue of other than one of the following types the behavior is undefined:

[...]

• a char, unsigned char, or std​::​byte type.

有没有可能有这样的类型？

原因:我几乎从不使用unsigned char 的别名属性。所以，我想改用一种类型，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 无符号字符)。所以，我想要一个类型，它是真的:“不要为你不用的东西付费”。

---

这是一个示例，其中 unsigned char 阻止了优化:Using this pointer causes strange deoptimization in hot loop

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，如 std::byte 并且不允许使用别名:

enum class my_byte : unsigned char {};

使用它不是很好，因为您必须转换为 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，使其更易于使用。

---

我们可以用下面的简单函数来验证这一点:

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

如果 A 被允许使用 B 作为别名，编译器将不得不生成两个负载:一个用于 lhs，一个用于 右手边。如果不允许 A 与 B 进行别名，则编译器可以生成单个加载并将该值添加到自身。 Let's test it :

// 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 不继承与 char 和 std::byte 相同的别名属性