什麼是 C Span 以及何時應該使用它們？

理解Span 的概念

在C 領域，span 是一種獨特且輕量級的抽象，它表示連續的序列存儲在記憶體中的值。本質上，它類似於包含兩個基本成員的結構：指向第一個元素的指標 (ptr) 和序列的長度 (length)。

與傳統的 C 樣式陣列不同，跨度提供了增強的功能，同時繼承了基於指標的方法的結構簡單性。值得注意的是，跨度並不獲取或管理它引用的記憶體；相反，它充當該記憶體的「借用視圖」。

何時使用 Span

在指針和指針都存在的情況下，使用 Span 特別有益和長度資訊是相關的。考慮以下場景：

void read_into(int* buffer, size_t buffer_size);

此函數原型需要一個指向整數數組(buffer) 的指標和大小該數組(buffer_size) 作為輸入。使用跨度，可以簡化此函數呼叫並使其更加簡潔：

void read_into(span buffer);

透過使用跨度，我們可以有效地傳達指標和函數所需的長度資訊。

使用的優點Spans

span 的實現帶來了一系列引人注目的優勢：

• 意外情況： Spans讓開發人員能夠使用指針和長度組合就像使用標準庫容器一樣輕鬆地解鎖各種操作：

• for (auto& x : my_span) { /做些什麼/ }
• std::find_if(my_span.cbegin (), my_span.cend(), some_predicate);
• std::ranges::find_if(my_span, some_predicate); (C 20)

編譯器幫助： Spans使編譯器能夠執行其他任務，例如簡化函數調用，同時保留所需的功能，如圖所示在以下範例中：int buffer[BUFFER_SIZE];read_into(buffer , BUFFER_SIZE);變成：int buffer[BUFFER_SIZE];read_into(buffer);

• 建議的替代方案：當預期使用連續記憶體儲存時，跨度提供了傳遞常數向量引用（const向量&）的可行替代方案，從而避免了批評知識淵博的C 退伍軍人。
• 靜態分析協助： Spans 增強了靜態程式碼分析功能，幫助編譯器識別潛在錯誤並確保程式碼穩健性。
• 運行時邊界檢查： Span 的偵錯版本可以合併運行時邊界檢查，提供防止存取記憶體的保護措施超出指定範圍。
• 所有權指示： Spans 表明程式碼使用它們沒有指向記憶體的所有權，為開發人員和分析人員提供了關鍵資訊。

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