什么是 C Span 以及何时应该使用它们？

理解 Span 的概念

在 C 领域，span 是一种独特且轻量级的抽象，它表示连续的序列存储在内存中的值。本质上，它类似于包含两个基本成员的结构：指向第一个元素的指针 (ptr) 和序列的长度 (length)。

与传统的 C 样式数组不同，跨度提供了增强的功能，同时继承了基于指针的方法的结构简单性。值得注意的是，跨度并不获取或管理它引用的内存；相反，它充当该内存的“借用视图”。

何时使用 Span

在指针和指针都存在的情况下，使用 Span 特别有益和长度信息是相关的。考虑以下场景：

void read_into(int* buffer, size_t buffer_size);

此函数原型需要一个指向整数数组 (buffer) 的指针和大小该数组 (buffer_size) 作为输入。使用跨度，可以简化此函数调用并使其更加简洁：

void read_into(span buffer);

通过使用跨度，我们可以有效地传达指针和函数所需的长度信息。

使用的优点Spans

span 的实现带来了一系列引人注目的优势：

• 意外情况： Spans 使开发人员能够使用指针和长度组合就像使用标准库容器一样轻松地解锁各种操作：

• for (auto& x : my_span) { / 做一些事情 / }
• std::find_if(my_span.cbegin (), my_span.cend(), some_predicate);
• std::ranges::find_if(my_span, some_predicate); （在 C 20 中）

• 编译器帮助： Spans 使编译器能够执行其他任务，例如简化函数调用，同时保留所需的功能，如图所示在以下示例中：

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

变为：

int buffer[BUFFER_SIZE];
read_into(buffer);

• 推荐的替代方案：当预期使用连续内存存储时，跨度提供了传递常量向量引用（const向量&）的可行替代方案，从而避免了批评知识渊博的 C 退伍军人。
• 静态分析协助： Spans 增强了静态代码分析功能，帮助编译器识别潜在错误并确保代码稳健性。
• 运行时边界检查： Span 的调试版本可以合并运行时边界检查，提供防止访问内存的保护措施超出指定范围。
• 所有权指示： Spans 表明代码使用它们没有指向内存的所有权，为开发人员和分析人员提供了关键信息。

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