无法将右值 std::array 转换为 std::span。

Question

请看下面的代码。

#include <array>
#include <span>

std::array<int, 2> Foo()
{
    return {1, 2};
}

int main()
{    
    std::array a = {3, 4};
    std::span s1 = a;
    
    // std::span s2 = Foo(); // Nope
    // std::span s3 = std::move(a); // Nope
    // std::span s4 = std::array<int, 2>{5, 6}; // Nope

    // MSVC 19.29: 'initializing': cannot convert from 'std::array<int,2>' to 'std::span<int,18446744073709551615>'
    // GCC 12.0.0: conversion from 'std::array<int, 2>' to non-scalar type 'std::span<int, 18446744073709551615>' requested
    // clang 13.0.0: actually compiles!
}

似乎在clang中，只有当std::array是右值时才能将其转换为std::span。

我不确定这是否是问题的根源，但以下是std::span的构造函数与std::array相关的MSVC实现。

    template <class _OtherTy, size_t _Size>
        requires (_Extent == dynamic_extent || _Extent == _Size)
              && is_convertible_v<_OtherTy (*)[], element_type (*)[]>
    constexpr span(array<_OtherTy, _Size>& _Arr) noexcept : _Mybase(_Arr.data(), _Size) {}

    template <class _OtherTy, size_t _Size>
        requires (_Extent == dynamic_extent || _Extent == _Size)
              && is_convertible_v<const _OtherTy (*)[], element_type (*)[]>
    constexpr span(const array<_OtherTy, _Size>& _Arr) noexcept : _Mybase(_Arr.data(), _Size) {}

乍一看，我没有发现任何问题。rvalue 应该与 const lvalue 引用绑定。

我的问题是：这段代码是否应该编译（如果是旧编译器的问题）或者不编译（如果是新编译器的问题）？

- Vennor

---

它无法编译是一件好事。若允许这种情况，std::span 将指向已被清理的内存。你认为以下代码是有效的吗：std::string_view sv{ std::string{ "Hello there" } }？像 std::string_view 一样，std::span 不会拥有该对象。 - WBuck

@康桓瑋，啊，好的。clang 12也不接受它。https://godbolt.org/z/r3sz6nzE1。不过，clang 12接受span<int const, 2> s2 = Foo();（这会让你陷入更多麻烦）。无论如何，我必须说：“span”是多么可怕、语义模糊的名称和设计！ - alfC

@alfC。您需要打开-stdlib=libc++标志。https://godbolt.org/z/b3YnEvx3j - 康桓瑋

以上代码是否编译通过？ - Galik

有效（我指的是没有生命周期问题）的示例用法将是 void print(std::span<const int>)。 - Jarod42

Answer 1

简而言之，这是因为libc++尚未实现P1394。

---

问题在于在libstd++和MSVC-STL中，std::span具有以下CTAD：

template<typename _Range>
    span(_Range &&)
      -> span<remove_reference_t<ranges::range_reference_t<_Range&>>>;

当我们调用 std::span{std::array{0}} 时，span 的类型将被推导为 span<int>，然后我们将调用 span<int>::span(const array<int, 1>&)，但是此构造函数有以下约束条件：让U为remove_­pointer_­t<decltype(data(arr))>。

• extent == dynamic_­extent || N == extent 为 true，且
• is_­convertible_­v<U(*)[], element_­type(*)[]> 为 true。

由于arr.data()的返回类型为const int*，而element_type是int，因此is_convertible_v<const int(*)[], int(*)[]>的值为false，因此不满足约束条件。

---

这个 CTAD 在 libc++ 中不可用，所以 std::span{std::array{0}} 将使用以下 CTAD：

template<class _Tp, size_t _Sz>
    span(const array<_Tp, _Sz>&) -> span<const _Tp, _Sz>;

然后调用 span<const int, 1>::span(array<const int, 1>&)，这只是一项...工作。

- 康桓瑋

Answer 2

我不知道将std::array的r-value转换为std::span是否应该是编译错误，但这样的转换很可能是一个错误，并且使用这样的将很可能导致UB。

基本上，span是一个查看器，而array是一个容器。R-values被认为是临时的，因此，从临时容器初始化的可能会指向已销毁的数据片段，其使用是未定义的。

有些情况下这是合法的操作，比如在调用时包装一个数组。但一般来说，这是不安全和危险的。对于“通过包装数组”，如果需要，您可以随时创建一个帮助函数。

- ALX23z