为什么std::span是一个指针+大小而不是两个迭代器？

Question

看起来 C++20 中的 std::span 定义类似于

template<class T>
class span
     {
     T* begin;
     size_t count;
     };

而不是

template<class Iter>
class span
     {
     Iter begin;
     Iter end;
     };

哪个更通用（适用于std::list, std::map等）？

- user877329

Answer 1

std::span<T>的整个意义在于它是对于连续数据的一种视图。使用pair<T*, size_>（或类似的类型）来表示这种视图是正确的方式。你不能有一个std::span是针对std::list或std::map的视图，因此想出一种表示方法是没有意义的。重点是要成为一种通用的词汇类型，只接受连续的数据。

同样重要的是span实际上是类型擦除的。一个span<int>可以引用到一个int[20]、一个vector<int>或者一个动态分配的int[]，或者一个llvm::SmallVector<int>等等。它的来源并不重要，你只需要这一个类型："查看一些连续的int "。

确实，pair<Iter, Iter>（或更一般的情况下，pair<Iter, Sentinel>）是一种更通用的表示方法，适用于更多的容器。在C++20中也有这样一种东西，它被称为std::ranges::subrange<I, S>。但是请注意，这里没有类型擦除的方面...一个针对map<K, V>的subrange将具有不同的类型，而一个针对相同value_type的不同容器的subrange，如list<pair<K const, V>>、vector<pair<K const, V>>或multimap<K, V>。

- Barry

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但是您可以在任何其他情况下使用子范围，而不是使用跨度。那么，不同类型的原因是，如果您为简单情况使用单独的类，则可以提供更优化的实现吗？ - user877329

@user877329 这并不是关于“最优”的问题... subrange<T*> 在表示上基本上等同于 span<T>。但它们的可用性不同。vector<T> 明确可以转换为 span<T>，但不一定可以转换为 subrange<T*>。此外，模板参数的意义也不同，即 T 与 T*。span 只是更具体用例的更具体东西。 - Barry

@user877329: "但你可以在任何你原本使用span的地方使用subrange。"不，你不能这样做。 你可以将span的数据传递给C API；而对于任意迭代器子范围，你不能这样做。 - Nicol Bolas

如果subrange构造函数接受两个迭代器，那么@Barry的代码subrange<T*> range{vec.data(), vec.data() + size()};就是正确的。 - user877329

@NicolBolas 如果Iter是一个指针，我应该能够这样做。即使我可以将其传递给C API，也必须存在这样的API，大多数C API使用指针和大小，而不是跨度结构，因此C兼容性并不是一个很大的问题，除非您重写POSIX或Windows API以及一堆其他C库，但您没有这样做。当然，可能会发生调用foo（T*，size_t）与foo（std :: span <T>）在汇编中看起来完全相同，但强制不同的函数签名绝对是未定义行为。 - user877329