Что такое промежуток и когда мне его использовать?

Что это?

A span<T> is:

• Очень легкая абстракция непрерывной последовательности значений типа T где-то в памяти.
• В основном это struct { T * ptr; std::size_t length; } с кучей удобных методов.
• Тип, не являющийся владельцем (т.е. ссылочный тип, а не тип значения ): Он никогда ничего не выделяет и не освобождает и не поддерживает работу интеллектуальных указателей.

Ранее он назывался array_view, а еще раньше - _ 5_.

Когда мне его использовать?

Во-первых, когда нельзя его использовать:

• Не используйте его в коде, который может принимать любую пару начальных и конечных итераторов, например std::sort, std::find_if, std::copy и все эти супер-универсальные шаблонные функции.
• Не используйте его, если у вас есть контейнер стандартной библиотеки (или контейнер Boost и т. Д.), Который, как вы знаете, подходит для вашего кода. Он не предназначен для замены какого-либо из них.

Теперь о том, когда его использовать:

Используйте span<T> (соответственно span<const T>) вместо отдельно стоящего T* (соответственно const T*), когда выделенная длина или размер также имеют значение. Итак, замените такие функции, как:

  void read_into(int* buffer, size_t buffer_size);

с участием:

  void read_into(span<int> buffer);

Зачем мне его использовать? Почему это хорошо?

Ой, пролеты потрясающие! Использование _15 _...

• означает, что вы можете работать с этой комбинацией указателя + длина / начало + конец указателя, как если бы вы работали с причудливым, расширенным контейнером стандартной библиотеки, например:

  • for (auto& x : my_span) { /* do stuff */ }
  • std::find_if(my_span.cbegin(), my_span.cend(), some_predicate);
  • std::ranges::find_if(my_span, some_predicate); (in C++20)
    
    

  ... но абсолютно без накладных расходов, связанных с большинством контейнерных классов.

• позволяет компилятору иногда выполнять больше работы за вас. Например, это:

    int buffer[BUFFER_SIZE];
    read_into(buffer, BUFFER_SIZE);
  

  становится это:

    int buffer[BUFFER_SIZE];
    read_into(buffer);
  

  ... который будет делать то, что вы хотите. См. Также Рекомендация P.5.

• является разумной альтернативой передаче const vector<T>& функциям, когда вы ожидаете, что ваши данные будут непрерывными в памяти. Больше никаких ругательств со стороны могущественных гуру C ++!

• облегчает статический анализ, поэтому компилятор может помочь вам отловить глупые ошибки.

• позволяет использовать инструменты отладки-компиляции для проверки границ времени выполнения (т.е. методы span будут иметь некоторый код проверки границ в пределах #ifndef NDEBUG ... #endif)

• указывает, что ваш код (использующий диапазон) не владеет указанной памятью.

Еще больше мотивации для использования spans, которую вы можете найти в основных принципах C ++ - но вы улавливаете дрейф.

Но есть ли это в стандартной библиотеке?

edit: Да, std::span был добавлен в C ++ с версия языка C ++ 20!

Почему только в C ++ 20? Что ж, хотя идея не нова - ее нынешняя форма была задумана вместе с C ++ Основные принципы, который только начал формироваться в 2015 году. Так что на это потребовалось время.

Итак, как мне его использовать, если я пишу C ++ 17 или более раннюю версию?

Это часть основных рекомендаций службы поддержки. Библиотека (GSL). Реализации:

• Microsoft / Neil Macintosh GSL содержит автономную реализацию: _ 27_
• GSL-Lite - это реализация всего GSL с одним заголовком (он не такой уж большой, не так ли? не волнуйтесь), включая span<T>.

Реализация GSL обычно предполагает платформу, которая реализует поддержку C ++ 14 [11]. Эти альтернативные реализации с одним заголовком не зависят от средств GSL:

• martinmoene/span-lite требует C ++ 98 или более поздней версии.
• tcbrindle/span требуется C ++ 11 или новее

Обратите внимание, что эти разные реализации диапазона имеют некоторые различия в том, с какими методами / функциями поддержки они идут; и они также могут несколько отличаться от версии, принятой в стандартной библиотеке C ++ 20.

Дополнительная литература: Вы можете найти все детали и рекомендации по дизайну в окончательном официальном предложении до C ++ 17, P0122R7: span: безопасные по границам представления для последовательностей объектов Нила Макинтоша и Стефана Дж. Лававея. Хотя это немного долго. Кроме того, в C ++ 20 изменилась семантика сравнения диапазона (после эта короткая статья Тони ван Эрда).

span<T> это:

template <typename T>
struct span
{
    T * ptr_to_array;   // pointer to a contiguous C-style array of data
                        // (which memory is NOT allocated or deallocated 
                        // by the span)
    std::size_t length; // number of elements in the array

    // Plus a bunch of constructors and convenience accessor methods here
}

Это легкая оболочка вокруг массива в стиле C, которую предпочитают разработчики C ++ всякий раз, когда они используют библиотеки C и хотят обернуть их контейнером данных в стиле C ++ для обеспечения безопасности типов и C ++ - ishness и feelgoodery. :)

Идти дальше:

@einpoklum довольно хорошо представляет, что такое span, в своем ответе здесь. Тем не менее, даже после прочтения его ответа для новичка в spans легко все еще иметь последовательность вопросов, на которые нет полного ответа, например следующие:

1. Чем span отличается от массива C? Почему бы просто не использовать один из них? Похоже, это просто один из тех, что тоже известны по размеру ...
2. Подождите, это похоже на std::array, чем span отличается от этого?
3. О, это напомнило мне, разве std::vector тоже не похожа на std::array?
4. Я весьма озадачен. :( Что такое span?

Итак, вот некоторая дополнительная ясность по этому поводу:

ПРЯМАЯ ЦИТАТА ЕГО ОТВЕТА - С МОИ ДОБАВЛЕНИЯ и комментариями в скобках, выделенными жирным шрифтом и курсивом, выделенным мной:

Что это?

A span<T> is:

• Очень легкая абстракция непрерывной последовательности значений типа T где-то в памяти.
• По сути, это одиночная структура { T * ptr; std::size_t length; } с кучей удобных методов. (Обратите внимание, что это заметно отличается от std::array<>, потому что span включает удобные методы доступа, сравнимые с std::array, через указатель на тип T и длину (количество элементов) типа T, тогда как std::array - это фактический контейнер, содержащий одно или несколько значений типа T.)
• тип, не являющийся владельцем (т.е. ссылочный тип, а не тип значения): он никогда ничего не выделяет и не освобождает и не поддерживает работу интеллектуальных указателей.

Ранее он назывался array_view < / a> и даже раньше как _21 _ .

std::span является частью стандарта C ++ начиная с C ++ 20. Вы можете прочитать его документацию здесь: https://en.cppreference.com/w/cpp/container/span. Чтобы узнать, как использовать Google absl::Span<T>(array, length) в C ++ 11 или новее сегодня, см. Ниже.

Сводные описания и основные ссылки:

1. std::span<T, Extent> (Extent = количество элементов в последовательности, или std::dynamic_extent, если динамический. Диапазон просто указывает на память и упрощает доступ к ней, но НЕ управляет ею!):
2. https://en.cppreference.com/w/cpp/container/span
3. std::array<T, N> (обратите внимание, у него фиксированный размер N!):
4. https://en.cppreference.com/w/cpp/container/array
5. http://www.cplusplus.com/reference/array/array/
6. std::vector<T> (автоматически динамически увеличивается в размере по мере необходимости):
7. https://en.cppreference.com/w/cpp/container/vector
8. http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/

Как я могу использовать span в C ++ 11 или новее сегодня?

Google предоставил открытый исходный код для своих внутренних библиотек C ++ 11 в форме своей библиотеки Abseil. Эта библиотека предназначена для предоставления функций от C ++ 14 до C ++ 20 и более поздних, которые работают в C ++ 11 и более поздних версиях, чтобы вы могли использовать функции завтрашнего дня уже сегодня. Они говорят:

Совместимость со стандартом C ++

Google разработал множество абстракций, которые либо соответствуют, либо полностью соответствуют функциям, включенным в C ++ 14, C ++ 17 и другие. Использование версий Abseil этих абстракций позволяет вам получить доступ к этим функциям прямо сейчас, даже если ваш код еще не готов к жизни в мире C ++ 11 после публикации.

Вот некоторые ключевые ресурсы и ссылки:

1. Основной сайт: https://abseil.io/
2. https://abseil.io/docs/cpp/
3. Репозиторий GitHub: https://github.com/abseil/abseil-cpp
4. span.h заголовок и absl::Span<T>(array, length) класс шаблона: https://github.com/abseil/abseil-cpp/blob/master/absl/types/span.h#L153

Другие ссылки:

1. Struct с шаблонными переменными в C ++
2. Википедия: классы C ++
3. видимость по умолчанию для членов класса / структуры C ++

Связанный:

1. [еще один из моих ответов о шаблонах и диапазонах] Как сделать диапазон пролеты