一、快速入门
c++span是一个开源的现代C++多维数组库，可以使用简单的语法和高效的运行速度进行多维数组操作，特别适合科学计算和数值仿真。
假设我们需要创建一个4x4的二维数组，并将它们初始化为1到16的连续整数。
#include
#include
int main()
{
std::span
arr{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 };
for (auto& row : arr)
{
for (auto& col : row)
std::cout << col << "\t";
std::cout << std::endl;
}
return 0;
}
输出结果如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
可以看到，c++span让多维数组的创建和初始化变得非常简单。
二、多维数组的操作
c++span支持多种多维数组的操作，包括切片、映射、旋转等。
1. 切片
切片是指提取某个多维数组的一个子数组，代码示例如下：
#include
#include
int main()
{
std::span
arr{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 };
std::span
sub_arr = arr.subspan<2, 2>(1, 1);
for (auto& row : sub_arr)
{
for (auto& col : row)
std::cout << col << "\t";
std::cout << std::endl;
}
return 0;
}
输出结果为：
6 7 10 11
可以看到，我们使用subspan函数提取了原多维数组中第2行第2列的2x2子数组。
2. 映射
映射是指对某个多维数组的每个元素进行某个操作，例如我们可以将原多维数组中的元素都乘以2，代码示例如下：
#include
#include
int main()
{
std::span
arr{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 };
auto map_func = [](int& val) { val *= 2; };
std::for_each(arr.begin(), arr.end(), map_func);
for (auto& row : arr)
{
for (auto& col : row)
std::cout << col << "\t";
std::cout << std::endl;
}
return 0;
}
输出结果为：
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
可以看到，我们使用了for_each函数对原多维数组所有元素进行了乘以2的操作。
3. 旋转
旋转是指将某个多维数组进行旋转操作，例如我们可以将原多维数组进行逆时针旋转90度，代码示例如下：
#include
#include
int main()
{
std::span
arr{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 };
std::span
new_arr;
for (int i = 0; i < arr.size(); ++i)
for (int j = 0; j < arr[i].size(); ++j)
new_arr[j][arr.size() - 1 - i] = arr[i][j];
for (auto& row : new_arr)
{
for (auto& col : row)
std::cout << col << "\t";
std::cout << std::endl;
}
return 0;
}
输出结果为：
4 8 12 16 3 7 11 15 2 6 10 14 1 5 9 13
可以看到，我们使用了两层循环将原多维数组逆时针旋转90度。
三、内存管理
c++span对内存管理方面的支持非常好，可以确保多维数组的内存管理非常高效和安全。
当使用c++span创建多维数组时，它会自动为数组分配内存，并且可以轻松地将多维数组作为参数传递给函数。同时，c++span还支持将多维数组转换为指向单个元素的指针，从而可以与现有的C或C++库进行兼容。
当多维数组的作用范围结束时，它会自动清理分配的内存，确保内存的安全和高效。
四、性能优化
c++span的性能非常高效，其设计优化的目标就是追求性能的极致，非常适合科学计算和数值仿真。
与传统的多维数组库相比，c++span使用了现代C++的许多特性，例如零拷贝、模板元编程等，使得其在处理大型多维数组时比传统库更加高效。
由于c++span对内存管理方面的支持非常好，因此其在使用大型多维数组时，可以有效地避免内存泄漏和内存碎片问题。
总结
c++span是一个非常实用、高效和安全的现代C++多维数组库，可以为科学计算和数值仿真提供非常好的支持。我们可以轻松地使用c++span创建和操作多维数组，并且可以使用多种多维数组的操作，例如切片、映射、旋转等。同时，c++span还对内存管理方面提供了非常好的支持，并且在性能优化方面做得非常好。如果你需要对多维数组进行高效、安全和方便的操作，c++span绝对是一个非常好的选择。
