std::span是C++20引入的轻量级连续内存视图,用于安全高效地引用数组、vector等而不复制或管理生命周期;适用于函数参数统一接口、避免裸指针错误、调试切片等场景。

std::span 是 C++20 引入的轻量级、无所有权、非侵入式视图,用于安全、高效地引用一段连续内存(如数组、std::vector、std::array、C 风格数组等),不复制数据,也不管理生命周期。
什么时候该用 std::span 替代原始指针 + 长度?
当你需要把一段连续内存“传进去”但又不想绑定具体容器类型,同时还要避免裸指针易出错的问题时,std::span 就是更安全的替代:
- 函数参数中接收任意连续序列(避免重载一堆
foo(const int*, size_t)、foo(const std::vector、&) foo(std::array)) - 避免传递
std::vector::data()+.size()时漏校验空指针或长度不匹配 - 调试/日志中临时切片(如
span.subspan(10, 5))比手动算地址更清晰、不易越界 - 与
std::string_view设计哲学一致:只读视图、零开销抽象
std::span 的模板参数和常见构造方式
std::span 定义为 template,两个关键参数:
-
T:元素类型(const与否影响可写性,如span不允许修改) -
Extent:编译期已知长度(如span),此时大小检查在编译期完成;若为std::dynamic_extent(默认),则运行时存储长度
构造示例:
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int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector vec = {10, 20, 30};
// 所有下述构造都合法且零开销
std::span s1(arr); // 推导长度为 5
std::span s2(arr, 3); // 取前 3 个
std::span s3(vec); // 自动调用 .data() 和 .size()
std::span s4 = s1; // 允许非常量 → 常量隐式转换
std::span s5(arr); // 编译期长度固定,s5.size() 是 constexpr
容易踩的坑:生命周期、空 span 和边界检查
std::span 不拥有数据,所以它本身不延长所引用对象的生命周期 —— 这是最常被忽略的风险点:
- 返回局部数组的
span是悬垂视图(dangling):return std::span❌(local_arr); - 用
std::vector::data()构造span后,若vector发生扩容(如push_back),原span指向内存失效 -
std::span是合法的空 span,但{nullptr, 0} std::span是未定义行为(即使不访问){nullptr, 1} -
span不做运行时越界检查(operator[]不抛异常),at()才会(C++23 起支持,部分标准库尚未实现)
和 std::string_view、std::ranges::subrange 的关系
std::span 是针对「连续内存」的特化视图;std::string_view 是它的特例(span + 隐含 null 终止语义);而 std::ranges::subrange 更通用,支持任意迭代器对(包括非连续范围),但无 span 的连续内存优化(如 data() 成员)。
如果你要处理的是 std::list 或自定义迭代器范围,别硬套 span —— 它只认 T* + 长度,底层必须是 std::is_contiguous_iterator_v 为 true 的迭代器。










