std::span 是 c++20 引入的轻量零开销视图容器,不拥有数据,仅安全访问已存在连续内存;核心用途是替代裸 指针 + 长度,避免越界与所有权混乱,提升类型安全与 代码可读性。

std::span 是 C++20 引入的轻量、零开销视图容器,它不拥有数据,只“看”一段已存在的连续内存(比如数组、vector、C 风格数组),帮你安全、简洁地传递和操作子范围。
核心用途:替代裸指针 + 长度,避免越界和所有权混乱
过去常写 void func(int* data, size_t len),容易传错长度、无法静态检查、不表达意图。用 std::span 后变成:
void process(std::span<int> s) {for (int x : s) {/* 安全遍历 */} if (!s.empty()) std::cout << s[0]; // 自动边界检查(debug 模式下可能触发断言)}
调用时可直接传:
-
int arr[] = {1,2,3,4}; process(arr);→ 自动推导长度 -
std::vector<int> v = {10,20,30}; process(v);</int>→ 适配容器(需支持data()和size()) -
process(v.subspan(1, 2));→ 取子视图 [20,30]
构造方式:灵活且多数隐式,但注意生命周期
std::span 本身不拷贝数据,所以你必须确保它所指向的原始内存 ** 在 span 生命周期内有效 **。
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- 从数组:
std::span<int> s1{arr};</int>(编译期知道大小,更安全) - 从 vector:
std::span<int> s2{v};</int>(运行期大小,类型为span<t></t>) - 指定范围:
std::span<int> s3{v.data() + 1, 2};</int>或s3{&v[1], 2} - ⚠️ 错误示范:
{std::vector<int> tmp{1,2,3}; return std::span{tmp}; }</int>→ 返回悬空 span!
常用操作:像容器一样用,但不可增删
它提供类似容器的 接口,但所有操作都是只读或重绑定(不修改原数据):
-
s.data()/s.size()/s.empty() -
s.front()/s.back()/s[i](无界检查,但 debug 模式下可能 assert) -
s.first<n>()</n>→ 前 N 个元素的新 span(编译期 N) -
s.last<n>()</n>→ 后 N 个 -
s.subspan(off, count)→ 运行期截取(如s.subspan(1, 2)) -
std::span<const int> cs = s;</const>→ 可隐式转为 const 版本
进阶提示:配合模板和 算法 更自然
它天生适合 泛型 编程。例如写一个通用求和函数:
template<typename T> auto sum(std::span<const T> s) {return std::accumulate(s.begin(), s.end(), T{}); } // 调用:sum(arr), sum(v), sum(v.subspan(0, v.size()/2))
再比如与 std::ranges::sort 配合(C++20):
std::vector<int> data = {5,2,8,1}; std::ranges::sort(std::span{data}.subspan(1, 3)); // 只排序中间三个:{5,1,2,8}
基本上就这些 —— 不复杂,但容易忽略生命周期约束。用好 span,代码更清晰、更安全、也更现代。