std::span提供安全高效的连续内存访问，避免拷贝和指针错误。它替代T*与size_t组合，统一处理数组、vector等容器，支持子视图切片与编译期大小检查，提升代码安全性与可读性。

在c++20中，std::span 是一种轻量级的非拥有式容器视图，用于安全、高效地访问连续内存中的元素序列。它不管理数据的生命周期，只提供对已有数组或容器（如 std::Array、std::vector）的引用视图，避免不必要的拷贝。

std::span 的作用

std::span 主要用于替代传统的原始指针和长度参数组合（如 T* 和 size_t），提升代码的安全性和可读性。它的典型用途包括：

• 函数参数中传递数组或连续数据，避免退化为指针
• 统一处理不同类型的连续容器（vector、array、原生数组）
• 实现零成本抽象——没有运行时开销，仅封装指针与长度

例如，传统写法容易出错：

void process(int* arr, size_t len);

使用 std::span 更清晰安全：

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void process(std::span data);

基本用法示例

要使用 std::span，需包含头文件 <span>（C++20 起支持）：

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

创建 span 的常见方式：

std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5};
std::span s1(vec); // 从 vector 构造
std::span s2(vec.data(), vec.size()); // 从指针+长度构造

int arr[] = {10, 20, 30};
std::span s3(arr); // 从原生数组推导大小
std::span s4(arr); // 指定固定大小的 span

访问元素：

for (const auto& elem : s1) {
std::cout << elem << ” “;
}
// 输出：1 2 3 4 5

高效访问技巧与子视图操作

std::span 支持快速切片（subspan），可在不复制数据的前提下提取部分视图，非常适合分段处理数据。

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常用子视图方法：

• s.first<N>()：取前 N 个元素的视图
• s.last<N>()：取后 N 个元素的视图
• s.subspan(偏移, 长度)：从中截取指定范围

std::vector data = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6};
std::span sp(data);

auto head = sp.first<3>(); // {0,1,2}
auto tail = sp.last<4>(); // {3,4,5,6}
auto mid = sp.subspan(2, 3); // {2,3,4}

这些操作都是常量时间完成，仅更新内部指针和长度，无内存拷贝。

静态与动态维度 span

std::span 可以指定元素类型和维度。第二个模板参数决定是否固定大小：

std::span // 动态大小，最常用
std::span // 固定大小为 4 的 span

固定大小的 span 能在编译期做更多检查，并允许隐式转换为更小的固定大小 span（如果匹配）。

例如，函数期望接收一个三个元素的数组：

void expect_triple(std::span s);
int arr[3] = {1,2,3};
expect_triple(arr); // OK：自动推导并匹配大小

这比使用裸指针更安全，能防止传入错误大小的数组。

基本上就这些。std::span 让你以现代 C++ 的方式安全高效地操作连续内存，减少错误，提升接口表达力。