std::span是C++20引入的非拥有型连续内存视图，用于安全高效地替代T*+size_t组合；它可从数组、容器或指针创建，支持边界检查访问、子视图切片（如subspan、first、last）和范围遍历，推荐作为函数参数传递以提升类型安全与代码清晰度，但不管理所指数据生命周期，禁止绑定临时initializer_list或返回局部数组的span。
在 C++20 中，std::span 提供了一种安全且高效的方式来操作连续内存区域，而无需拥有其数据。它是一个“非拥有型”（non-owning）的视图，适用于数组、std::array、std::vector 等连续存储结构。相比原始指针和长度参数组合，std::span 更加类型安全、边界清晰，并能减少出错几率。
什么是 std::span？
std::span 是一个轻量级的包装器，表示一段连续的内存范围。它不管理内存生命周期，只提供对已有数据的安全访问接口。 它可以替代 T* + size_t 这样的参数传递方式，让函数签名更清晰。
常见用途包括：
- 函数参数中代替指针+长度
- 遍历数组或容器的一部分
- 切片操作（subspan）
如何创建和使用 std::span
要使用 std::span，需包含头文件 （C++20 起），并确保编译器支持 C++20 标准。
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基本构造方式如下：
- 从数组创建：
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::span s{arr}; // 自动推导长度为 5
- 从 std::vector 创建：
std::vector vec = {10, 20, 30};
std::span s{vec};
- 从指针和长度构建：
int* ptr = ...;
size_t len = ...;
std::span s{ptr, len};
安全访问元素
std::span 支持多种安全访问方式：
- .at(index)：带边界检查，越界时抛出 std::out_of_range
- [index]：无边界检查，但比 raw pointer 更易调试（某些实现可启用检查）
- .front() / .back()：访问首尾元素，调用前应确保非空
- 迭代器遍历：支持范围 for 循环和标准算法
std::span s = {1, 2, 3};
for (const auto& elem : s) {
std::cout << elem << ' ';
}
// 或使用算法
std::sort(s); // 如果 span 非 const
子视图与切片操作
通过 .subspan() 可以获取原 span 的一部分，形成新的视图，避免复制数据。
std::span s = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
auto part = s.subspan(2, 3); // 从索引 2 开始取 3 个元素 → {2,3,4}
也提供便捷方法：
-
.first
() ：前 N 个元素 -
.last
() ：后 N 个元素 - .drop(N)：跳过前 N 个
- .take(N)：取前 N 个（运行时版本）
作为函数参数的最佳实践
将 std::span 用于函数参数能显著提升代码安全性与可读性。
void process_data(std::spandata) { for (int x : data) { // 处理逻辑 } }
调用时自动适配：
int arr[] = {1,2,3};
std::vector vec = {4,5,6};
process_data(arr); // OK
process_data(vec); // OK
process_data({7,8,9}); // OK，临时数组
建议优先使用 const std::span
注意事项与限制
尽管 std::span 很强大，但仍需注意以下几点：
- 它不延长所指向数据的生命周期 —— 不要返回局部数组的 span
- 不能从 initializer_list 直接构造（因为其元素可能临时存在）
- 动态范围 span（std::dynamic_extent）需显式指定大小
- 旧编译器或未启用 C++20 时不支持，可考虑 gsl::span 作为替代
示例错误用法：
std::spanbad_function() { int local_arr[10]; return std::span{local_arr}; // 危险！返回指向已销毁数组的视图 }
基本上就这些。std::span 让你以现代 C++ 的方式安全操作连续内存，减少错误，提升表达力。只要记住“非拥有”这一核心原则，就能有效利用它。
