std::span 作为 std::vector 的基类 [关闭]

Question

我目前正在开发一个类似于std::vector 的自定义 C++ 容器库，但我也希望包含std::span 的功能。特别是，我希望能够编写能够接收std::span-like 参数，也可以使用 std::vector-like 参数。

我可以做的是构造一个类，比如my_vector，以及另一个可以从类my_vector 转换的类my_span。这就是 STL 所做的，我知道模仿标准库通常是个好主意。但我有这样的想法，my_span 基本上是一个不拥有内存的my_vector，因此可以使用继承来实现这两个类。这是它在代码中的样子。

class my_vector;

class my_span {
        private:
        /* span sees [data_ + start_, data_ + stop_) */
        T* data_;
        size_t start_; 
        size_t stop_;
        friend class my_vector;
        public:
        /* Member functions operating on non-owning memory */
};

class my_vector : public my_span {
        private:
        size_t cap_;
        public:
        /* Member functions like resize, push_back, etc. */
};

现在我的同事基于以下原因拒绝了这个想法。公平地说，我对他的反对意见的表述可能并不忠实。

1. 在实际容器之前定义跨度是违反直觉的。
2. 在扩展派生类时使用继承，但类my_vector 的条件是其成员start_ 将始终为0。 （有一些原因迫使指针data_ 始终指向分配内存的开头。这就是为什么我不能只使用指针和跨度的长度。）

另一方面，我认为这种设计有以下好处。

1. 如果你仔细想想，my_vector 仍然“是”my_span。它只是一个拥有内存并且可以更改大小的my_span。
2. 每个对非拥有内存进行操作的成员函数只能声明和实现一次； my_vector 类自动继承它。
3. 要将my_vector 用作my_span，您无需创建新的my_span 实例。向上转换比构造函数更自然。

我还没有看到遵循这种模式的设计，所以我想获得更多关于这是否是一个好的设计的意见。

Answer 1

LSP 声明指向派生类的引用或指针应遵守对基类的引用的所有不变量。

这必须是每个操作。这比你想象的要难。

替换 span 的引用缓冲区是一个完美的 cromulant span 操作。对派生向量的跨度父组件这样做是有毒的！实际上，您最终不得不将您可以做的事情限制在一个 span 上才能完成这项工作，这会导致 span 类型的残缺或不安全的组合。

这里更好的选择可能是从向量到跨度的隐式转换（但不是相反，这应该是显式的，因为它很昂贵）。

最重要的是，数据容器通常将数据视为其中的一部分，而数据视图则不会。因此，获取改变 span 内容的开始/结束迭代器是 const，而对向量执行相同操作则不是！

template<class T>
struct span {
  T* data = nullptr;
  std::size_t length = 0;
  T* begin() const { return data; }
  T* end() const { return data+length; }
};
template<class T>
struct vector {
  T* data = nullptr;
  std::size_t length = 0;
  std::size_t capacity = 0;
  T const* begin() const { return data; }
  T const* end() const { return data+length; }
  T * begin() { return data; }
  T * end() { return data+length; }
};

另一个细微的差别。

我对 span-likes（如数组视图）遵循的规则是它们负责转换自。他们将从

1. 原始 C 数组。
2. 初始化程序列表。 （警告：有些危险）
3. 任何具有.data() 返回指针（指向兼容类型）和.size() 返回整数值的对象。请注意，我们正在执行指针运算，因此 compatible 是“与 const volatile 相同”。

他们从以上所有内容中推断出他们的类型（使用模板类推断功能）。

规则 #3 “免费”捕获标准向量、标准数组和标准字符串。

规则 #2 允许

void foo( span<const flag> );
foo( {flag::a, flag::b} );

初始化列表的危险是：

span<int> sp = {1,2,3};

里面有一个悬空引用。