如何从连续内存位置直接获取C++ mdspan的张量索引？

你已经实现了从mdspan张量索引获取连续内存位置的功能，现在需要反向操作：给定内存偏移位置，直接获取对应的张量索引，无需手动进行算术计算。目前标准C++23的std::mdspan并没有内置类似indices_from_pos的方法，但可以利用mdspan的布局映射工具自己实现一个通用解决方案。

原代码示例 #

#include <https://raw.githubusercontent.com/kokkos/mdspan/single-header/mdspan.hpp>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <ranges>

int main(){
    std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 88, 9, 10, 11, 12};
    auto ms = std::mdspan(vec.data(), 2, 6);

//已知张量索引，获取连续内存中的位置
    {
        const int position = std::distance(vec.data(), &ms[1, 3]);
        std::cout << position << '\n';
    }
//已知连续内存中的位置，如何直接获取张量索引？
    {
        const int position = 9;
        //我希望避免手动进行算术计算，有没有类似 auto [i, j] = ms.indices_from_pos(position) 的方法？
    }
}

实现通用的indices_from_pos函数 #

下面的模板函数支持任意维度的mdspan，兼容默认的行优先（layout_right）、列优先（layout_left）等连续内存布局：

#include <tuple>
#include <mdspan>
#include <utility>

// 内部实现：按维度序列计算每个索引
template<class Mdspan, std::size_t... Is>
auto indices_from_pos_impl(const Mdspan& ms, typename Mdspan::index_type pos, std::index_sequence<Is...>) {
    auto mapping = ms.mapping();
    auto strides = mapping.strides();
    
    typename Mdspan::index_type remaining = pos;
    return std::make_tuple(
        [&]<std::size_t I>() {
            auto idx = remaining / strides[I];
            remaining %= strides[I];
            return idx;
        }.template operator()<Is>()...
    );
}

// 对外接口：自动推导维度序列
template<class Mdspan>
auto indices_from_pos(const Mdspan& ms, typename Mdspan::index_type pos) {
    using indices_seq = std::make_index_sequence<Mdspan::rank()>;
    return indices_from_pos_impl(ms, pos, indices_seq{});
}

在主函数中使用 #

修改原代码的对应部分，即可直接获取张量索引：

//已知连续内存中的位置，获取张量索引
{
    const int position = 9;
    auto [i, j] = indices_from_pos(ms, position);
    std::cout << "对应的张量索引：(" << i << ", " << j << ")\n"; // 输出 (1, 3)
}

说明 #

• 该函数通过mdspan的mapping()获取布局的strides（各维度的内存步长），反向计算每个维度的索引，完全避免手动硬编码算术逻辑。
• 支持任意维度的mdspan，只要布局是连续内存的（非稀疏布局）。
• 注意：参数pos必须是相对于mdspan起始地址的偏移量（即std::distance(ms.data_handle(), 目标地址)的结果），如果是全局内存地址，需要先转换为相对偏移。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ludovic Aubert