std::mdspan

定義於標頭檔案 `<mdspan>`
template< class T, class Extents, class LayoutPolicy = std::layout_right, class AccessorPolicy = std::default_accessor<T> > class mdspan;		(C++23 起)

std::mdspan 是一個多維陣列檢視，它將多維索引對映到陣列的某個元素。對映和元素訪問策略是可配置的，並且底層陣列不要求連續，甚至根本不需要存在於記憶體中。

mdspan 的每個特化 MDS 都建模 copyable 且滿足

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

如果 mdspan 的特化的 accessor_type、mapping_type 和 data_handle_type 是 TriviallyCopyable 型別，那麼它也是 TriviallyCopyable 型別。

T	-	- 元素型別；一個既非抽象類型別也非陣列型別的完整物件型別。
Extents	-	- 指定維數、它們的大小以及哪些維數在編譯時已知。必須是 std::extents 的一個特化。
LayoutPolicy	-	- 指定如何將多維索引轉換為底層的一維索引（例如列主序的3D陣列、對稱的三角2D矩陣等）。必須滿足 LayoutMappingPolicy 的要求。
AccessorPolicy	-	- 指定如何將底層的一維索引轉換為對 T 的引用。必須滿足約束 std::is_same_v<T, typename AccessorPolicy::element_type> 為 true。必須滿足 AccessorPolicy 的要求。

[編輯] 成員型別

成員	定義
`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

[編輯] 資料成員

成員	描述
`accessor_type` `acc_` (私有)	訪問器 (僅用於闡釋的成員物件*)
`mapping_type` `map_` (私有)	佈局對映 (僅用於闡釋的成員物件*)
`data_handle_type` `ptr_` (私有)	底層資料控制代碼 (僅用於闡釋的成員物件*)

[編輯] 成員函式

(建構函式)	構造一個 `mdspan` (公開成員函式) [編輯]
operator=	賦給一個 `mdspan` (公開成員函式) [編輯]
元素訪問
operator[]	訪問指定多維索引處的元素 (公開成員函式) [編輯]
觀察器
rank [靜態]	返回 `mdspan` 的秩 (公開靜態成員函式) [編輯]
rank_dynamic [靜態]	返回 `mdspan` 的動態秩 (公開靜態成員函式) [編輯]
static_extent [靜態]	返回 `mdspan` 在給定秩索引處的靜態區段大小 (公開靜態成員函式) [編輯]
extent	返回 `mdspan` 在給定秩索引處的區段大小 (公開成員函式) [編輯]
size	返回多維索引空間的大小 (公開成員函式) [編輯]
empty	檢查索引空間的大小是否為零 (公開成員函式) [編輯]
stride	獲取沿指定維度的步長 (公開成員函式) [編輯]
extents	獲取區段物件 (公開成員函式) [編輯]
data_handle	獲取指向底層一維序列的指標 (公開成員函式) [編輯]
mapping	獲取對映物件 (公開成員函式) [編輯]
accessor	獲取訪問器策略物件 (公開成員函式) [編輯]
is_unique	判斷此 mdspan 的對映是否唯一（即每個索引組合都對映到不同的底層元素） (公開成員函式) [編輯]
is_exhaustive	判斷此 mdspan 的對映是否窮盡（即每個底層元素都可以透過某個索引組合訪問到） (公開成員函式) [編輯]
is_strided	判斷此 mdspan 的對映是否是跨步的（即在每個維度中，增加索引都會跳過相同數量的底層元素） (公開成員函式) [編輯]
is_always_unique [靜態]	判斷此 mdspan 的佈局對映是否總是唯一的 (公開靜態成員函式) [編輯]
is_always_exhaustive [靜態]	判斷此 mdspan 的佈局對映是否總是窮盡的 (公開靜態成員函式) [編輯]
is_always_strided [靜態]	判斷此 mdspan 的佈局對映是否總是跨步的 (公開靜態成員函式) [編輯]

[編輯] 非成員函式

std::swap(std::mdspan) (C++23)	為 mdspan 特化 std::swap 演算法 (函式模板) [編輯]
子檢視
submdspan (C++26)	返回一個現有 `mdspan` 的子集檢視 (函式模板) [編輯]
submdspan_extents (C++26)	從現有的區段和切片說明符建立新的區段 (函式模板) [編輯]

[編輯] 輔助型別和模板

extents (C++23)	某個秩的多維索引空間的描述符 (類模板) [編輯]
dextentsdims (C++23)(C++26)	全動態 std::extents 的便捷別名模板 (別名模板)[編輯]
default_accessor (C++23)	用於對 `mdspan` 元素進行索引訪問的型別 (類模板) [編輯]
aligned_accessor (C++26)	用於對 `mdspan` 元素進行對齊訪問的型別 (類模板) [編輯]
佈局對映策略
layout_left (C++23)	列主序多維陣列佈局對映策略；最左側區段的步長為 `1` (類) [編輯]
layout_right (C++23)	行主序多維陣列佈局對映策略；最右側區段的步長為 `1` (類) [編輯]
layout_stride (C++23)	具有使用者定義步長的佈局對映策略 (類) [編輯]
layout_left_padded (C++26)	列主序佈局對映策略，其填充步長可以大於或等於最左側的區段 (類模板) [編輯]
layout_right_padded (C++26)	行主序佈局對映策略，其填充步長可以大於或等於最右側的區段 (類模板) [編輯]
子檢視輔助項
full_extentfull_extent_t (C++26)	一個切片說明符標籤，描述指定區段中索引的完整範圍。 (標籤)[編輯]
strided_slice (C++26)	一個切片說明符，表示由偏移量、區段和步長指示的一組等距索引 (類模板) [編輯]
submdspan_mapping_result (C++26)	`submdspan_mapping` 過載的返回型別 (類模板) [編輯]

[編輯] 推導指引

[編輯] 注意

特性測試宏	值	標準	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` 的帶填充佈局
`__cpp_lib_aligned_accessor`	`202411L`	(C++26)	std::aligned_accessor

[編輯] 示例

可在 Compiler Explorer 上預覽。

執行此程式碼

#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("");
        }
    }
}

輸出

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

[編輯] 參閱

span (C++20)	一個連續物件序列的非擁有檢視 (類模板) [編輯]
valarray	數值陣列、陣列掩碼和陣列切片 (類模板) [編輯]

編譯器支援
自由（freestanding）與宿主（hosted）
語言
標準庫
標準庫標頭檔案
具名要求
特性測試宏 (C++20)
語言支援庫
概念庫 (C++20)
診斷庫
記憶體管理庫
超程式設計庫 (C++11)
通用工具庫
容器庫
迭代器庫
範圍庫 (C++20)
演算法庫
字串庫
文字處理庫
數值庫
日期和時間庫
輸入/輸出庫
檔案系統庫 (C++17)
併發支援庫 (C++11)
執行控制庫 (C++26)
技術規範
符號索引
外部庫

序列
array (C++11)
vector
vector<bool>
inplace_vector (C++26)
hive (C++26)
deque
forward_list (C++11)
list
關聯
set
multiset
map
multimap
無序關聯
unordered_set (C++11)
unordered_multiset (C++11)
unordered_map (C++11)
unordered_multimap (C++11)
介面卡
stack
queue
priority_queue
flat_set (C++23)
flat_multiset (C++23)
flat_map (C++23)
flat_multimap (C++23)
檢視
span (C++20)
mdspan (C++23)
表格
迭代器失效
成員函式表格
非成員函式表格

cppreference.com

名稱空間

變體

檢視

操作