为何std::span::operator[]未实现const reference返回？

当编写如下代码：

std::vector<double> vec{1.0,2.0};
std::span<const double> s(vec);
s[0]=1.0;

会得到预期的编译错误：“无法为返回值赋值，因为函数'operator[]'返回const值”。但查阅cppreference上std::span::operator[]的返回类型时，仅显示返回reference而非const reference，原本预期其返回类型为decltype(auto)。为何不会出现“未实现const reference版本的operator[]”的错误？编译器是如何确定正确返回类型的？

• std::span是模板类，它的模板参数包含元素类型T。当你声明std::span<const double>时，模板参数T就是const double。
• std::span内部定义了嵌套类型别名reference，其本质是T&。所以当T为const double时，reference就自动变成const double&——也就是你理解的“const引用版本”。
• cppreference上显示的reference是模板中的通用类型别名，并非具体返回类型。它会随着std::span的实例化参数自动适配：如果是std::span<double>，reference就是double&；如果是std::span<const double>，reference就是const double&。
• 编译器在实例化std::span<const double>时，会将所有嵌套类型替换为对应的具体类型，因此operator[]的返回值就是const double&。这时候对返回值赋值自然触发编译错误，完全不需要单独实现一个const版本的operator[]。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Romain