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C++怎么使用C++20的std::span_C++现代编程与非拥有式数组视图

尼克

尼克

发布时间:2025-11-21 10:40:34

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来源于php中文网

原创

std::span是C++20引入的非拥有式连续内存视图,用于安全替代指针与长度组合。它可指向数组、vector等容器片段,支持边界检查、静态或动态大小指定,并提升函数参数传递的安全性与灵活性,避免数据复制。

c++怎么使用c++20的std::span_c++现代编程与非拥有式数组视图

在C++20中,std::span 是一个轻量级、非拥有式的数组视图,用于安全地传递数组或连续内存块的引用,而无需复制数据。它替代了原始指针和长度组合(如 T*size_t)的传统做法,提升了代码的安全性和可读性。

什么是 std::span?

std::span 并不拥有其所指向的数据,只是提供对已有连续内存区域的视图。它可以指向数组、std::array、std::vector 或任何满足连续存储要求的容器片段。

它的主要优势包括:

  • 避免手动管理指针和长度
  • 支持边界检查(在调试中启用)
  • 可静态或动态指定元素数量
  • 与现有容器无缝集成

如何包含和使用 std::span

要使用 std::span,需要确保编译器支持 C++20,并包含头文件

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

#include
#include
#include iostream>

示例:用 span 封装 vector 的一部分

std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5};
std::span s(vec.data() + 1, 3); // 指向 2,3,4

for (int x : s) {
  std::cout }

创建 span 的多种方式

std::span 可以从多种数据结构构造:

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  • 原生数组
    int arr[] = {10, 20, 30};
    std::span s1(arr);
  • std::array
    std::array a = {1.1, 2.2, 3.3};
    std::span s2(a);
  • std::vector
    std::vector v = {'a','b','c'};
    std::span s3(v);
  • 指定起始和长度
    std::span s4(v.data() + 1, 2); // b, c

静态 vs 动态维度

std::span 支持在编译期确定大小的静态维度:

std::span s(arr); // 明确知道是3个int
// 此时 size() 是 constexpr,可用于编译期计算

如果不确定大小,使用动态维度:

std::span s(vec); // 大小运行时决定

混合形式也允许前几维固定,例如多维数组场景(C++20 支持 1D span,多维需自行构建)。

常见用途与建议

推荐将 std::span 用于函数参数,代替 T* + len 或 const std::vector&:

void process(std::span data) {
  if (!data.empty()) {
    float avg = 0;
    for (float v : data) avg += v;
    avg /= data.size();
  }
}

这样既接受 vector、array,也能处理子区间,接口更灵活。

注意:不要返回局部数组的 span,因为数据会随作用域结束失效。

基本上就这些。std::span 简化了对连续内存的安全访问,是现代 C++ 中处理“只读视图”场景的理想选择。

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