std::mdspan

定义于头文件 `<mdspan>`
template< class T, class Extents, class LayoutPolicy = std::layout_right, class AccessorPolicy = std::default_accessor<T> > class mdspan;		(C++23 起)

std::mdspan 是一个多维数组视图，它将多维索引映射到数组的某个元素。映射和元素访问策略是可配置的，并且底层数组不要求连续，甚至根本不需要存在于内存中。

mdspan 的每个特化 MDS 都建模 copyable 且满足

std::is_nothrow_move_constructible_v<MDS> 为 true，
std::is_nothrow_move_assignable_v<MDS> 为 true，且
std::is_nothrow_swappable_v<MDS> 为 true。

如果 mdspan 的特化的 accessor_type、mapping_type 和 data_handle_type 是 TriviallyCopyable 类型，那么它也是 TriviallyCopyable 类型。

T	-	- 元素类型；一个既非抽象类类型也非数组类型的完整对象类型。
Extents	-	- 指定维数、它们的大小以及哪些维数在编译时已知。必须是 std::extents 的一个特化。
LayoutPolicy	-	- 指定如何将多维索引转换为底层的一维索引（例如列主序的3D数组、对称的三角2D矩阵等）。必须满足 LayoutMappingPolicy 的要求。
AccessorPolicy	-	- 指定如何将底层的一维索引转换为对 T 的引用。必须满足约束 std::is_same_v<T, typename AccessorPolicy::element_type> 为 true。必须满足 AccessorPolicy 的要求。

[编辑] 成员类型

成员	定义
`extents_type`	`Extents`
`layout_type`	`LayoutPolicy`
`accessor_type`	`AccessorPolicy`
`mapping_type`	LayoutPolicy::mapping<Extents>
`element_type`	`T`
`value_type`	std::remove_cv_t<T>
`index_type`	Extents::index_type
`size_type`	Extents::size_type
`rank_type`	Extents::rank_type
`data_handle_type`	AccessorPolicy::data_handle_type
`reference`	AccessorPolicy::reference

[编辑] 数据成员

成员	描述
`accessor_type` `acc_` (私有)	访问器 (仅用于阐释的成员对象*)
`mapping_type` `map_` (私有)	布局映射 (仅用于阐释的成员对象*)
`data_handle_type` `ptr_` (私有)	底层数据句柄 (仅用于阐释的成员对象*)

[编辑] 成员函数

(构造函数)	构造一个 `mdspan` (公开成员函数) [编辑]
operator=	赋给一个 `mdspan` (公开成员函数) [编辑]
元素访问
operator[]	访问指定多维索引处的元素 (公开成员函数) [编辑]
观察器
rank [静态]	返回 `mdspan` 的秩 (公开静态成员函数) [编辑]
rank_dynamic [静态]	返回 `mdspan` 的动态秩 (公开静态成员函数) [编辑]
static_extent [静态]	返回 `mdspan` 在给定秩索引处的静态区段大小 (公开静态成员函数) [编辑]
extent	返回 `mdspan` 在给定秩索引处的区段大小 (公开成员函数) [编辑]
size	返回多维索引空间的大小 (公开成员函数) [编辑]
empty	检查索引空间的大小是否为零 (公开成员函数) [编辑]
stride	获取沿指定维度的步长 (公开成员函数) [编辑]
extents	获取区段对象 (公开成员函数) [编辑]
data_handle	获取指向底层一维序列的指针 (公开成员函数) [编辑]
mapping	获取映射对象 (公开成员函数) [编辑]
accessor	获取访问器策略对象 (公开成员函数) [编辑]
is_unique	判断此 mdspan 的映射是否唯一（即每个索引组合都映射到不同的底层元素） (公开成员函数) [编辑]
is_exhaustive	判断此 mdspan 的映射是否穷尽（即每个底层元素都可以通过某个索引组合访问到） (公开成员函数) [编辑]
is_strided	判断此 mdspan 的映射是否是跨步的（即在每个维度中，增加索引都会跳过相同数量的底层元素） (公开成员函数) [编辑]
is_always_unique [静态]	判断此 mdspan 的布局映射是否总是唯一的 (公开静态成员函数) [编辑]
is_always_exhaustive [静态]	判断此 mdspan 的布局映射是否总是穷尽的 (公开静态成员函数) [编辑]
is_always_strided [静态]	判断此 mdspan 的布局映射是否总是跨步的 (公开静态成员函数) [编辑]

[编辑] 非成员函数

std::swap(std::mdspan) (C++23)	为 mdspan 特化 std::swap 算法 (函数模板) [编辑]
子视图
submdspan (C++26)	返回一个现有 `mdspan` 的子集视图 (函数模板) [编辑]
submdspan_extents (C++26)	从现有的区段和切片说明符创建新的区段 (函数模板) [编辑]

[编辑] 辅助类型和模板

extents (C++23)	某个秩的多维索引空间的描述符 (类模板) [编辑]
dextentsdims (C++23)(C++26)	全动态 std::extents 的便捷别名模板 (别名模板)[编辑]
default_accessor (C++23)	用于对 `mdspan` 元素进行索引访问的类型 (类模板) [编辑]
aligned_accessor (C++26)	用于对 `mdspan` 元素进行对齐访问的类型 (类模板) [编辑]
布局映射策略
layout_left (C++23)	列主序多维数组布局映射策略；最左侧区段的步长为 `1` (类) [编辑]
layout_right (C++23)	行主序多维数组布局映射策略；最右侧区段的步长为 `1` (类) [编辑]
layout_stride (C++23)	具有用户定义步长的布局映射策略 (类) [编辑]
layout_left_padded (C++26)	列主序布局映射策略，其填充步长可以大于或等于最左侧的区段 (类模板) [编辑]
layout_right_padded (C++26)	行主序布局映射策略，其填充步长可以大于或等于最右侧的区段 (类模板) [编辑]
子视图辅助项
full_extentfull_extent_t (C++26)	一个切片说明符标签，描述指定区段中索引的完整范围。 (标签)[编辑]
strided_slice (C++26)	一个切片说明符，表示由偏移量、区段和步长指示的一组等距索引 (类模板) [编辑]
submdspan_mapping_result (C++26)	`submdspan_mapping` 重载的返回类型 (类模板) [编辑]

[编辑] 推导指引

[编辑] 注意

特性测试宏	值	标准	特性
`__cpp_lib_mdspan`	`202207L`	(C++23)	`std::mdspan`
`__cpp_lib_submdspan`	`202306L`	(C++26)	std::submdspan
`__cpp_lib_submdspan`	`202403L`	(C++26)	`std::mdspan` 的带填充布局
`__cpp_lib_aligned_accessor`	`202411L`	(C++26)	std::aligned_accessor

[编辑] 示例

可在 Compiler Explorer 上预览。

运行此代码

#include <cstddef>
#include <mdspan>
#include <print>
#include <vector>
 
int main()
{
    std::vector v{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};
 
    // View data as contiguous memory representing 2 rows of 6 ints each
    auto ms2 = std::mdspan(v.data(), 2, 6);
    // View the same data as a 3D array 2 x 3 x 2
    auto ms3 = std::mdspan(v.data(), 2, 3, 2);
 
    // Write data using 2D view
    for (std::size_t i = 0; i != ms2.extent(0); i++)
        for (std::size_t j = 0; j != ms2.extent(1); j++)
            ms2[i, j] = i * 1000 + j;
 
    // Read back using 3D view
    for (std::size_t i = 0; i != ms3.extent(0); i++)
    {
        std::println("slice @ i = {}", i);
        for (std::size_t j = 0; j != ms3.extent(1); j++)
        {
            for (std::size_t k = 0; k != ms3.extent(2); k++)
                std::print("{} ", ms3[i, j, k]);
            std::println("");
        }
    }
}

输出

slice @ i = 0
0 1
2 3
4 5
slice @ i = 1
1000 1001
1002 1003
1004 1005

[编辑] 参阅

span (C++20)	一个连续对象序列的非拥有视图 (类模板) [编辑]
valarray	数值数组、数组掩码和数组切片 (类模板) [编辑]

编译器支持
自由（freestanding）与宿主（hosted）
语言
标准库
标准库头文件
具名要求
特性测试宏 (C++20)
语言支持库
概念库 (C++20)
诊断库
内存管理库
元编程库 (C++11)
通用工具库
容器库
迭代器库
范围库 (C++20)
算法库
字符串库
文本处理库
数值库
日期和时间库
输入/输出库
文件系统库 (C++17)
并发支持库 (C++11)
执行控制库 (C++26)
技术规范
符号索引
外部库

序列
array (C++11)
vector
vector<bool>
inplace_vector (C++26)
hive (C++26)
deque
forward_list (C++11)
list
关联
set
multiset
map
multimap
无序关联
unordered_set (C++11)
unordered_multiset (C++11)
unordered_map (C++11)
unordered_multimap (C++11)
适配器
stack
queue
priority_queue
flat_set (C++23)
flat_multiset (C++23)
flat_map (C++23)
flat_multimap (C++23)
视图
span (C++20)
mdspan (C++23)
表格
迭代器失效
成员函数表格
非成员函数表格

cppreference.cn

命名空间

变体

视图

操作