如何在非模板函数中存储并传递std::mdspan至结构体？

问题点 #

• 能否将std::mdspan实例存入结构体并传递给函数，且无需将目标函数改为模板实现？
• 当前代码通过dummy对象配合decltype获取std::mdspan类型，是否有更直接的方式规避这种写法？
• 尝试直接指定std::mdspan<float*,int,int>类型时触发编译错误，错误信息如下：

Z:/compilers/msvc/14.41.33923-14.41.33923.0/include\mdspan(1075): error C2903: 'mapping': symbol is neither a class template nor a function template
Z:/compilers/msvc/14.41.33923-14.41.33923.0/include\mdspan(1075): note: the template instantiation context (the oldest one first) is
<source>(6): note: see reference to class template instantiation 'std::mdspan<float *,int,int,std::default_accessor<float *>>' being compiled
Z:/compilers/msvc/14.41.33923-14.41.33923.0/include\mdspan(1159): note: see reference to class template instantiation 'std::_Mdspan_mapping_base<_Extents,_LayoutPolicy>' being compiled
        with
        [
            _Extents=int,
            _LayoutPolicy=int
        ]
etc...

原始代码示例 #

#include <iostream>
#include <vector>
#include <mdspan>

int* dummy;

struct Container {
    decltype(std::mdspan(dummy, 0, 0)) array2d;
};

void foo(Container cont) {
    std::cout << cont.array2d[std::array{ 1, 1 }];
}

int main()
{
    std::vector<int> v = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };

    auto array2d = std::mdspan(v.data(), 2, 4);

    Container container;

    container.array2d = array2d;

    foo(container);
}

解答 #

1. 直接指定类型报错的原因

std::mdspan的模板参数不是直接填维度数值，第二个模板参数要求是符合Extents概念的类型（比如std::extents或std::dextents），而非原始的int。你直接传入两个int，编译器会把它们当成Extents和LayoutPolicy模板参数，而int不满足这两个模板参数的要求，导致内部mapping相关模板实例化失败，触发编译错误。

2. 规避dummy+decltype的写法

直接明确指定std::mdspan的正确模板参数即可：

• 动态维度（运行时确定大小）：用std::dextents<int, N>，其中N是维度数。比如二维动态数组的类型是std::mdspan<int*, std::dextents<int, 2>>
• 固定维度（编译时确定大小）：用std::extents<int, D1, D2,...>，比如固定2行4列的数组类型是std::mdspan<int*, std::extents<int, 2, 4>>

修改后的Container结构体示例：

struct Container {
    // 动态二维int数组的mdspan类型
    std::mdspan<int*, std::dextents<int, 2>> array2d;
};

3. 非模板函数传递的可行性

完全可以。只要结构体中mdspan的类型是明确固定的，函数foo直接接受Container类型即可，不需要改成模板函数。原始代码中Container的类型已经通过decltype推导确定，所以foo可以正常工作；修改为直接指定类型后，同样可以用非模板函数传递。

完整修改后的代码 #

#include <iostream>
#include <vector>
#include <mdspan>
#include <array>

struct Container {
    std::mdspan<int*, std::dextents<int, 2>> array2d;
};

void foo(Container cont) {
    std::cout << cont.array2d[std::array{1, 1}] << std::endl;
}

int main()
{
    std::vector<int> v = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
    auto array2d = std::mdspan(v.data(), 2, 4);

    Container container;
    container.array2d = array2d;

    foo(container);
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Damir Tenishev