什么是“span”;什么时候用?

是什么?

span<T>是:

• 对内存中某个地方类型为T的连续值序列的非常轻量级抽象。
• 基本上是一个struct { T * ptr; std::size_t length; }和一堆方便的方法。
• 非拥有类型(即“reference-type"而不是“值类型”):它从不分配或释放任何东西，也不保持智能指针处于活动状态。

它以前被称为array_view，甚至更早的是array_ref。

什么时候使用?

首先，当不使用span时:

• 不要在代码中使用span，因为它可以取任意一对start &结束迭代器(如std::sort， std::find_if， std::copy和其他来自<algorithm>的模板函数)，并且也不在接受任意范围的代码中(关于这些，请参阅c++ 20范围库提供信息)。span比一对迭代器或range有更严格的要求:元素的相邻性和元素在内存中的存在性。
• 如果你有一个标准库容器(或Boost容器等)，你知道它适合你的代码，就不要使用span。span并不打算取代现有的容器。

现在来看看什么时候使用span:

当分配的长度或大小也很重要时，使用span<T>(分别为span<const T>)而不是独立的T*(分别为const T*)。因此，替换函数如下:

void read_into(int* buffer, size_t buffer_size);

:

void read_into(span<int> buffer);

我为什么要用它?为什么这是一件好事?

哦，跨度太棒了!使用span…

• 意味着你可以像使用花哨的标准库容器一样使用指针+长度/开始+结束指针组合，例如:

  • for (auto& x : my_span) { /* do stuff */ }
  • std::find_if(my_span.cbegin(), my_span.cend(), some_predicate);
  • std::ranges::find_if(my_span, some_predicate); (in c++ 20)
    
    

  …但是大多数容器类都不会产生任何开销。

• 有时会让编译器为你做更多的工作。例如，这个:

  int buffer[BUFFER_SIZE];
  read_into(buffer, BUFFER_SIZE);
  

  变成这样:

  int buffer[BUFFER_SIZE];
  read_into(buffer);
  

  ．.． 它会做你想做的事情。另见指南第3。

• 当你希望你的数据在内存中是连续的，

  是将const vector<T>&传递给函数的合理选择。再也不会被高高在上的c++大师责骂了!

• 有助于静态分析，因此编译器可能能够帮助您捕获愚蠢的错误。

• 允许用于运行时边界检查的调试编译插装(即span的方法将在#ifndef NDEBUG中有一些边界检查代码…#endif)

• 表示您的代码(使用span)不拥有指向内存。

使用__abc0甚至还有更多的动机，你可以在c++核心指南中找到它——但你明白其中的意思。

但它在标准库中吗?

是的，在c++ 20版本中，std::span被添加到c++中!

为什么只有c++ 20?好吧，虽然这个想法并不新鲜——它目前的形式是与c++核心指南项目结合起来构思的，该项目在2015年才开始成型。所以花了一段时间。

那么，如果我正在编写c++ 17或更早的版本，该如何使用它呢?

它是核心指导方针的支持库(GSL)的一部分。实现:

• Microsoft / Neil Macintosh的GSL包含一个独立的实现:gsl/span
• GSL-Lite是整个GSL的单头实现(别担心，它没有那么大)，包括span<T>。

GSL实现通常假设一个实现c++ 14支持的平台[12]。这些可选的单头实现不依赖于GSL设施:

• martinmoene/span-lite要求c++ 98或更高版本
• tcbrindle/span要求c++ 11或更高版本

注意，这些不同的span实现在它们所附带的方法/支持函数上有一些差异;它们也可能与c++ 20标准库中采用的版本有所不同。

进一步阅读:你可以在Neal Macintosh和Stephan J. Lavavej在c++ 17之前的最终官方提案P0122R7: Span:对象序列的边界安全视图中找到所有的细节和设计考虑因素。不过有点长。此外，在c++ 20中，span比较语义发生了变化(继Tony van Eerd的这篇短文之后)。

span<T>是这样的:

template <typename T>
struct span
{
T * ptr_to_array;   // pointer to a contiguous C-style array of data
// (which memory is NOT allocated nor deallocated
// nor in any way managed by the span)
std::size_t length; // number of elements of type `T` in the array


// Plus a bunch of constructors and convenience accessor methods here
}

它是C风格数组的轻量级包装器，是c++开发人员在使用C库并希望用c++风格的数据容器包装它们以“类型安全”的首选。和“c++ -ishness"和“;feelgoodery"。：）

注意:我把上面定义的结构容器称为span，称为“c风格数组的轻量级包装器”。因为它指向一个连续的内存块，比如c风格的数组，并用访问方法和数组的大小来包装它。这就是我所说的“轻量级包装器”:它是一个包含指针和长度变量以及函数的包装器。

然而，与std::vector<>和其他c++标准容器不同的是，它们也可能只有固定的类大小，并包含指向其存储内存的指针，span不拥有它所指向的内存，并且永远不会删除它，调整它的大小，也不会自动分配新内存。同样，像vector这样的容器拥有它所指向的内存，并将对其进行管理(分配、重新分配等)，但span不拥有它所指向的内存，因此也不会管理它。

进一步:

@einpoklum很好地介绍了span是在他的回答中。然而，即使读完了他的回答，很容易让一个新跨越的人仍然有一系列没有完全回答的思路问题，比如下面这些:

1. span与C数组有什么不同?为什么不直接用一个呢?它似乎只是那些众所周知的大小之一……
2. 等等，这听起来像std::array， span和它有什么不同?
3. 哦，这提醒了我，std::vector不也像std::array吗?
4. 我很困惑。span是什么?

所以，这里有一些更明确的解释:

直接引用他的答案-与MY ADDITIONS and括号注释IN BOLD和我用斜体字强调:

是什么?

span<T>是:

• 内存中某个地方T类型的连续的值序列的非常轻量级抽象。
• 基本上是一个带有一堆方便方法的单结构体{ T * ptr; std::size_t length; }。(注意这与__ABC1明显不同，因为__ABC2通过指向类型T的指针和类型T的长度(元素数量)来实现方便的访问方法，与__ABC3类似，而__ABC3是一个实际的容器，它保存类型T的一个或多个值。)
• non-owning类型(即“reference-type"而不是"值类型"):它永远不要分配或分配任何东西并且不保持智能指针活动。