如何存储处理器状态标志的值和对应于6502的枚举

Question

作为论文的一部分，我正在研究C ++中的6502仿真器。它有6个寄存器，其中大多数仅保存值，但有一个特殊的-处理器状态。它是8位宽，每个位意味着一个不同的标志。对我来说，最好的选择似乎是使其成为std :: bitset <8>并创建一个对应的枚举类，以将其值映射到真实位，如下所示：

enum class PSFlags : uint8_t
{
    Carry = 0,
    Zero = 1,
    InterruptDisable = 2,
    Decimal = 3,
    Break = 4,
    Unknown = 5,
    Overflow = 6,
    Negative = 7
};

struct Registers
{
    int8_t A;
    int8_t X;
    int8_t Y;
    uint8_t SP;
    uint16_t PC;
    static constexpr uint8_t PSSize = 8;
    std::bitset<PSSize> PS;

    constexpr Registers() noexcept :
        A(0),
        X(0),
        Y(0),
        SP(0xFF),
        PS(0b00100100),
        PC(0)
    {
    }
};

现在，如果我要引用以下三种之一：PS的大小，标志号或我本身的位集：

Registers::PSSize;  // size
PSFlags::Carry;     // flag number
Registers r; r.PS;   // bitset itself

每个呼叫以非常不同的方式访问值的地方。我想使其更加一致，例如

Registers::PS::value;        // for the bitset itself
Registers::PS::size;         // for the size
Registers::PS::flags::Carry; // for the name of flag

您对如何在不创建代码的疯狂或丑陋构造的情况下实现这种（或类似）一致性有任何好的想法？

Answer 1

OP想要的（或类似的东西可以使用嵌套的struct来实现。

只是为了好玩，我试图为OP建模：

#include <bitset>

struct Registers
{
    int8_t A;
    int8_t X;
    int8_t Y;
    uint8_t SP;
    static constexpr uint8_t PSSize = 8;

    struct PS: std::bitset<PSSize> {
      enum Flags {
        Carry = 0,
        Zero = 1,
        InterruptDisable = 2,
        Decimal = 3,
        Break = 4,
        Unknown = 5,
        Overflow = 6,
        Negative = 7
      };
      static constexpr unsigned Size = PSSize;

      constexpr PS(std::uint8_t value):
        std::bitset<PSSize>((unsigned long long)value)
      { }
      std::uint8_t value() const { return (std::uint8_t)to_ulong(); }
    } PS;

    uint16_t PC;

    constexpr Registers() noexcept :
        A(0),
        X(0),
        Y(0),
        SP(0xFF),
        PS(0x24),//PS(0b00100100),
        PC(0)
    {
    }
} r;

一个小测试来证明这一点：

#include <iomanip>
#include <iostream>

#define DEBUG(...) std::cout << #__VA_ARGS__ << ";\n"; __VA_ARGS__ 

int main()
{
  std::cout << std::hex << std::setfill('0');
  DEBUG(std::cout << Registers::PS::Flags::Carry << '\n');
  DEBUG(std::cout << r.PS[Registers::PS::Flags::Carry] << '\n');
  DEBUG(std::cout << Registers::PS::Flags::InterruptDisable << '\n');
  DEBUG(std::cout << r.PS[Registers::PS::Flags::InterruptDisable] << '\n');
  DEBUG(std::cout << Registers::PS::Flags::Break << '\n');
  DEBUG(std::cout << r.PS[Registers::PS::Flags::Break] << '\n');
  DEBUG(std::cout << Registers::PS::Size << '\n');
  DEBUG(std::cout << "0x" << std::setw(2) << (unsigned)r.PS.value() << '\n');
  // done
  return 0;
}

输出：

std::cout << Registers::PS::Flags::Carry << '\n';
0
std::cout << r.PS[Registers::PS::Flags::Carry] << '\n';
0
std::cout << Registers::PS::Flags::InterruptDisable << '\n';
2
std::cout << r.PS[Registers::PS::Flags::InterruptDisable] << '\n';
1
std::cout << Registers::PS::Flags::Break << '\n';
4
std::cout << r.PS[Registers::PS::Flags::Break] << '\n';
0
std::cout << Registers::PS::Size << '\n';
8
std::cout << "0x" << std::setw(2) << (unsigned)r.PS.value() << '\n';
0x24

注意：

关于命名嵌套结构Registers::PS和具有相同名称的成员Registers::PS是我期望的工作。不过，通常我将大写的起始字符用于类型标识符，将小写的起始字符用于变量。因此，我通常不会遇到这个问题。

由于对此有疑问，我针对各种编译器测试了struct Registers（尽管我不会将其作为对标准的证明）：Compiler Explorer

std::容器的派生应谨慎（即最好不要这样做）。可能出于性能原因，std::容器都不提供具有相应后果的virtual析构函数。在上面的代码中，这应该没有问题。

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[6502让我想起了我第一次尝试的Commodore 64（尽管C64具有更现代的6510 CPU]）。但是，这很久以前...;-）