c++怎么使用std::span来安全地传递数组视图_C++安全数组操作与span使用

技术教程
2025-11-12 14:42:03

std::span是C++20引入的非拥有式视图，用于安全传递数组或容器片段。它不复制数据，仅保存起始地址和长度，可替代裸指针+长度的不安全方式。支持原生数组、std::vector、std::array等连续存储结构，自带大小信息，提供边界检查，语义清晰，避免越界错误。通过静态范围如std::span可在编译期验证长度匹配。使用时需确保所引用数据生命周期有效，防止悬垂引用。C++17及之前可用GSL::span作为兼容替代。示例中print_span函数可统一处理数组、vector及子视图，提升代码安全与可读性。

c++怎么使用std::span来安全地传递数组视图_c++安全数组操作与span使用

在C++中，传递数组时常常面临信息丢失的问题——尤其是数组长度。传统的做法是同时传递指针和长度，或者使用std::vector，但这并不总是高效或必要的。C++20引入的std::span提供了一种安全、轻量的方式来表示对象序列的视图，特别适合用于函数参数中传递数组或容器片段。

什么是std::span？

std::span是一个非拥有式（non-owning）的视图，它指向一段连续的内存区域，可以是原生数组、std::array、std::vector或其他支持连续存储的容器。它不复制数据，只保存起始地址和元素数量，因此开销极小。

它的主要用途是替代裸指针+长度或T*与size_t这种不安全的组合，提高代码的安全性和可读性。

如何使用std::span传递数组视图

要使用std::span，需包含头文件<span></span>（C++20起），然后可以用它作为函数参数来接收各种连续容器。

示例：

假设我们要写一个打印数组元素的函数：

#include <iostream>
#include <span>

void print_span(std::span<int> data) {
    for (const auto& val : data) {
        std::cout << val << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> vec = {10, 20, 30};

    print_span(arr);           // 原生数组
    print_span(vec);           // vector
    print_span(vec.subspan(0, 2)); // 子视图：{10, 20}
}

这个函数能接受多种类型，并自动获取长度，避免了手动传参错误。