std::vector<bool> の実装について。 operator[] はどうやってbit の参照を返しているのか？

Question

##質問概要
いま、STL のコンテナの一つであるvecotr を実装しています。その中で、vector<bool>の実装方法で困っています。
vector<bool> の　operator[] の実装方法がわかりません。
具体的には、どうやってbit の参照を返すのか（reference という内部クラスを作ることはわかっていますが.....）。

##質問詳細

現在、このサイトを参考にvector<bool> を作っており、このようなクラス設計になっています

• 今回の質問に関係のないメンバ関数は省いています。
• ft名前空間にvector を定義しています。
• 本家のvector は第二テンプレート引数に std::allocator がいますが、今回のvector はテンプレート引数一つだけです。

namespace ft
{

	/*
		Template specializations:
	*/
		template < >
		class vector<bool>
		{
		public:
			class reference
			{
				friend class vecotr;
				reference();
			public:
				~reference();
				operator bool() const;
				reference& operator=(const bool x);
				reference& operator=(const reference& x);
				void flip();
			};

		typedef bool														value_type;
		typedef allocator<bool>												Allocator;
		typedef Allocator													allocator_type;
		typedef bool														const_reference;
		typedef allocator_type::pointer										pointer;
		typedef allocator_type::const_pointer								const_pointer;
		typedef allocator_type::size_type									size_type;
		typedef pointer														iterator;
		typedef const_pointer												const_iterator;
		typedef std::reverse_iterator<iterator>								reverse_iterator;
		typedef std::reverse_iterator<const_iterator>						const_reverse_iterator;
		typedef std::iterator_traits<iterator>::difference_type				difference_type;

		private:
			pointer					_pointer;
			size_type				_size;
			size_type				_capacity;
		public:
			/*
				Constructors
			*/
		/*fill*/
            explicit vector(size_type n, const value_type& val = value_type(), const allocator_type& alloc = allocator_type());

			/*
				Element access
			*/
			reference				operator[](size_type n);


		};
		/*
			Non-Memberfunction
		*/

}

そして、fill コンストラクタは、外部ファイルにて以下のように定義しています。

	vector<bool>::vector(size_type n, const value_type& val, const allocator_type& alloc)
	{
		size_type num_of_allocate;
		if (n % 8 == 0)
			num_of_allocate = n / 8;
		else
			num_of_allocate = n / 8 + 1;
		this->_pointer = alloc.allocate(num_of_allocate); //必要byte分確保
		this->_size = n;
		this->_capacity = num_of_allocate * sizeof(size_type) * 8; //capacity は bit 数分にする

		if (val == true)//this->_pointer の先のbit を全部立てるか伏せる
		{
			for(size_type i = 0; i < this->_capacity; i++)
			{
				(*this->_pointer) |= (1 << i);
			}
		}
		else //default はこっち
		{
			for(size_type i = 0; i < this->_size; i++)
			{
				(*this->_pointer) |= (0 << i);
			}
		}
	}

この状態で、operator[]を実装したいのですが、bit を参照で返す方法がわかりません....(T___T)

	typename vector<bool>::reference			vector<bool>::operator[](typename vector<bool>::size_type n)
	{
		//ここが書けない.....
	}

##考えたこと

このサイトを参考にして、reference クラスを擬似的なbit の参照と考えて扱えばいいとわかったので、どうにかreference のインスタンスを返そうと模索しましたが、コンストラクタはprivate になっておりそれもできませんでした。

どういう実装にすれば、コンテナ内の_pointer が示す先のメモリのbit の参照が返せますか？
実際の実装ではどのような手法が採用されているのでしょうか？？？？

自分なりにソースを追ったりして調べましたが、わからなかったので質問いたします。よろしくお願いします！????‍♂️

Answer 1

実際の実装ではどのような手法が採用されているのでしょうか？？？？

friendでvectorからだけコンストラクタが利用可能となっています（cpprefjp）。

vectorとセットで自前のvector<bool>::referenceを作るほかありません。

Comments

[maisumakun]

libstdc++では、vector<bool>::referenceにもとの値へのポインタも持たせていました。

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.6.3/libstdc++/api/a01047_source.html

[yumetodo]

msvcの実装だとイテレータを継承したオブジェクトになっていますね。
https://github.com/microsoft/STL/blob/47cd70315d560e4fe1ac699c0eb8ec8bfc5cb658/stl/inc/vector#L1839-L1898

[yoshiki_iwasa]

お二人とも、回答してくださっていたのに、すみません！
おかげで解決することができました！　ありがとうございます！