为什么std::span缺少比较运算符？

Question

std::span不是设计为轻量级引用std::vector/std::array/普通数组等的子区域吗？它的API中难道不应该包含比较运算符，以与它们保持一致吗？排除这些运算符背后的原因是什么？
注：这里的比较运算符指的是完整集合（<、<=等）或者太空船运算符<=>

- GreenScape

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看起来 gsl::span 并没有包含这些内容，而 std::span 是从它版本化而来的。 - darune

@DanielLangr 为什么不像 std::vector 和 std::array 一样进行字典比较呢？因为这些类型已经定义好了，所以为什么这里不这样做呢。 - Timo

请注意，P0122R7 提议为 span 引入比较运算符，但是当前的草案标准并未包含它。 - Daniel Langr

@darune gsl::span _确实_（而且一直都有）比较运算符。它们只是将它们移动到了它们自己的头文件中（https://github.com/microsoft/GSL/blob/master/include/gsl/span_ext）。 - Barry

普通数组显然没有这些比较（除了地址，由于容易引起混淆，<=> 在此排除）。 - Davis Herring

Answer 1

正如Daniel Langr所指出的那样, std::span在其最初的提案P0122中具有比较运算符。然后，这些运算符在工作草案N4791中被删除，原因在P1085中说明。

简而言之，对于std::span，复制和const是“浅层的”（意味着复制一个std::span并不会复制其底层元素，并且const std::span不会阻止其底层元素被修改），因此，如果存在比较，则应该也是“浅层”的以保持一致性。

该论文给出了以下示例：

示例1：

T oldx = x;
change(x);
assert(oldx != x);
return oldx;

示例2：

void read_only(const T & x);

void f()
{
  T tmp = x;
  read_only(x);
  assert(tmp == x);
}

这些示例中的断言可能会失败，如果T = std::span，而对于常规类型则不会。

有人可能会认为std::string_view具有浅复制但深比较。P1085也对此进行了解释:

“这与string_view相匹配，但是string_view无法修改其指向的元素，因此string_view的浅复制可以被视为类似于写时复制优化。”

- xskxzr

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请注意，没有任何东西可以阻止字符数组的所有者在 std::string_view 指向它时修改原始存储。因此，例如 std::map<std::span<T>, U> 与 std::map<std::string_view, U> 一样有问题。在我看来，std::string_view 也不应该包含比较运算符。 - user3624760

跟进：对于某些其他模板参数U，这两个示例都适用于T = std::span<const U>。难道对于这种情况，operator==不是合理的选择吗？是否也考虑过这种方法？ - m8mble

span<const T>没有描述中的问题。 - Yakk - Adam Nevraumont

我们确实不希望在一个span上使用==来比较元素的值，考虑到std::span operator=的定义和std::span的基本意图。我不太明白为什么==被完全移除，而不是进行浅层比较==。这真的限制了这个类的实用性。 - undefined