C++20特性-------std::span

概述

std::span 是一个轻量级的视图类型，用于表示一段连续的内存区域。它不拥有数据，而是提供对现有数组、容器或内存区域的非拥有（non-owning）视图。允许你在不复制数据的情况下处理这些数据。

关键特性

• 非拥有：std::span 不管理内存的生命周期，只提供对现有内存的视图。也就是说，它不负责分配或释放内存。
• 灵活性：std::span 可以用于数组、标准库容器（如 std::vector），甚至是普通的 C 数组。
• 安全性：相比直接使用指针和大小，std::span 更加安全和方便，它提供了边界检查和更清晰的语义。

 基本用法

#include <span>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    // 使用 std::span 视图访问数组
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::span<int> span_array(arr);

    // 使用 std::span 访问 std::vector 的数据
    std::vector<int> vec = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::span<int> span_vector(vec);

    // 遍历 span 中的元素
    for (int value : span_array) {
        std::cout << value << " "; // 输出: 1 2 3 4 5
    }
    std::cout << std::endl;

    for (int value : span_vector) {
        std::cout << value << " "; // 输出: 10 20 30 40 50
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

主要功能

1. 创建方式：

   • 从数组创建：std::span<int> span(arr, 5);
   • 从标准容器创建：std::span<int> span(vec);
   • 从指针和长度创建：std::span<int> span(ptr, length);

2. 访问元素：

   • 使用 operator[]：span[0] 返回第一个元素。
   • 使用 front() 和 back()：span.front() 和 span.back() 分别返回第一个和最后一个元素。
   • 使用 data()：span.data() 返回指向数据开始位置的指针。
   • 使用 size()：span.size() 返回视图中元素的个数。

3. 子范围：

   • std::span<int> subspan = span.subspan(1, 3); 创建一个从第 1 个元素开始、长度为 3 的子范围。

常见用途

• 函数参数传递：当一个函数需要访问数组或容器的部分内容时，可以使用 std::span 作为参数，而不必传递额外的大小参数

void process_data(std::span<int> data) {
    for (int value : data) {
        // 处理数据
    }
}

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    process_data(arr);  // 传递整个数组
    process_data({arr + 1, 3});  // 传递数组的子范围
    return 0;
}

•  简化内存管理：当你需要在多个函数之间传递一段内存区域，而不希望使用指针和手动管理长度时，std::span 提供了一种简单而安全的方式。

总结

std::span 是一个非常有用的工具，特别是在需要处理连续内存块而又不想复制数据的情况下。它提供了更好的安全性和代码可读性，使得处理数组和容器变得更加方便和直观。