C++中是否允许比较std::span及其子span的迭代器？

C++中通常禁止比较不同容器的迭代器，例如以下代码的行为是未定义的：

int main() {
  std::vector<int> v = {1, 2, 3};
  std::vector<int> w = {4, 5, 6};
  std::cout << v.end() == w.end() << std::endl;  // 未定义行为！
}

但对于通过std::span::subspan()创建的子span，情况是否相同？比如这段代码：

int main() {
  int a[4] = { 1, 2, 3, 4};
  std::span<int> s(a);
  std::span<int> t = s.subspan(1, 2);
  std::cout << t.begin() - s.begin() << std::endl;
}

它的输出是1，符合预期——因为span的迭代器本质上可能是指向底层数组的指针，但C++标准是否明确保证该操作的正确性？

更进一步：是否可以比较来自同一连续内存对象的任意span的迭代器？例如：

int main() {
  int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5};
  std::span<int> s(a);
  std::cout << (s.subspan(1, 1).end() < s.subspan(3, 1).begin()) << std::endl;
}

答案：合法，标准明确保证 #

std::span的迭代器属于随机访问迭代器，其行为等价于指向底层连续内存的指针。根据C++标准规定：

• 当两个span的迭代器指向同一连续内存块（即底层存储为同一个对象/数组的一部分）时，迭代器之间的比较（==、!=、<、>等）和算术运算（+、-）均为合法且有定义的操作。
• 通过subspan创建的子span必然共享原span的底层连续内存，因此这些子span与原span的迭代器之间的操作完全合规。

针对你给出的例子：

1. 第一个例子中，t.begin() - s.begin()得到1是标准保证的结果，因为两个迭代器指向同一数组a的元素，算术运算的结果就是它们在内存中的偏移量差值。
2. 第二个例子中，s.subspan(1,1).end()指向a[2]，s.subspan(3,1).begin()指向a[3]，前者内存地址小于后者，因此比较结果为true（输出1），该行为同样受标准保障。

需要注意：仅当迭代器指向同一连续内存区域时，这类操作才合法。若两个span的底层存储是完全独立的内存块，它们的迭代器比较/运算仍属于未定义行为，和普通容器迭代器的规则一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Maks Verver