跨度传播const吗？

Question

标准容器传播const。也就是说，如果容器本身是const，则它们的元素自动为const。例如：

const std::vector vec{3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};
ranges::fill(vec, 314); // impossible

const std::list lst{2, 7, 1, 8, 2, 8, 1, 8};
ranges::fill(lst, 272); // impossible

内置数组还传播const：

const int arr[] {1, 4, 1, 4, 2, 1, 3, 5};
ranges::fill(arr, 141); // impossible

但是，我注意到std::span（大概）不会传播const。最小的可重现示例：

#include <algorithm>
#include <cassert>
#include <span>

namespace ranges = std::ranges;

int main()
{
    int arr[] {1, 7, 3, 2, 0, 5, 0, 8};

    const std::span spn{arr};
    ranges::fill(spn, 173);               // this compiles

    assert(ranges::count(arr, 173) == 8); // passes
}

为什么此代码可以正常工作？为什么std::span将const与标准容器区别对待？

Answer 1

想想指针。指针也不传播 const。指针的常量性与元素类型的常量性无关。

考虑修改后的最小可重复示例：

#include <algorithm>
#include <cassert>
#include <span>

namespace ranges = std::ranges;

int main()
{
    int var = 42;

    int* const ptr{&var};
    ranges::fill_n(ptr, 1, 84); // this also compiles

    assert(var == 84);          // passes
}

它的设计是std::span一种指向连续元素序列的指针。根据[span.iterators]：

constexpr iterator begin() const noexcept;
constexpr iterator end() const noexcept;

请注意，无论 Span 本身是否为 const，都会返回一个非常量迭代器begin()。end()因此，std::span不会以类似于指针的方式传播 const。跨度的常量与元素类型的常量无关。

const 1 std::span< const 2元素类型，范围>

第一个const指定跨度本身的常量性。第二个const指定元素的常量。换句话说：

      std::span<      T> // non-const span of non-const elements
      std::span<const T> // non-const span of     const elements
const std::span<      T> //     const span of non-const elements
const std::span<const T> //     const span of     const elements

spn如果我们将示例中的声明更改为：

std::span<const int, 8> spn{arr};

代码无法编译，就像标准容器一样。spn在这方面，你是否将自己标记为 const 并不重要。spn = another_arr（但是，如果将其标记为 const，则不能执行类似的操作）

（注意：您仍然可以在以下命令的帮助下使用类模板参数推导std::as_const：

std::span spn{std::as_const(arr)};

只是不要忘记#include <utility>。）

Answer 2

span实际上，将const传播为类似的类型并没有多大意义，因为它无论如何也无法保护您免受任何伤害。

考虑：

void foo(std::span<int> const& s) {
    // let's say we want this to be ill-formed
    // that is, s[0] gives a int const& which
    // wouldn't be assignable
    s[0] = 42;

    // now, consider what this does
    std::span<int> t = s;

    // and this
    t[0] = 42;
}

即使s[0]给了int const&，也t[0]一定给了int&。并t指与完全相同的元素s。毕竟，它是一个副本，并且span不拥有其元素-它是引用类型。即使s[0] = 42失败，std::span(s)[0] = 42也会成功。这种限制对任何人都没有好处。

与常规容器（例如vector）的不同之处在于，此处的副本仍然引用相同的元素，而复制a vector会为您提供全新的元素。

有方式span是指一成不变的元素是不是让span自己const，它使底层元素本身const。即：span<T const>，不是span<T> const。