Is std::mdspan a Zero-overhead Abstraction? - Oleksandr Bakirov - CppCon

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档讨论了std::mdspan是否为零开销抽象。std::mdspan是一种多维数组的视图，主要用于函数参数。演讲者分析了其实现中的复杂性，包括编译器如何处理循环展开和内存操作。通过Chandler Carruth的观点，文档指出没有零成本抽象，并以unique_ptr为例说明其实现细节。最后，演讲者展示了使用mdspan进行矩阵加法的示例，并批评了std::mdspan的局限性和设计上的不足。

AI总结

《Is std::mdspan a Zero-overhead Abstraction?》是Oleksandr Bakirov在CppCon 2019上的演讲，主要探讨了C++标准库中的`std::mdspan`是否为零开销抽象这一问题。

### 核心观点总结：
1. **什么是`std::mdspan`？**
`std::mdspan`是一种多维数组的视图，主要用于函数参数，旨在提供对多维数组的高效访问。

2. **`std::mdspan`的零开销目标**
`std::mdspan`的设计目标是实现零开销（zero-overhead），即在性能上与直接访问数组元素无异。然而，其实现存在一些限制。

3. **`std::mdspan`的局限性**
- `std::mdspan`要求所有步长（strides）必须在编译时指定，这在某些场景中不够灵活。
- 由于设计目标的限制，`std::mdspan`无法同时支持任意组合的编译时和运行时步长，导致其灵活性不足。

4. **标准提案与权衡**
目前有一个提案（P2642）提出了`layout_right_padded`布局，但演讲者指出，这种方案过于复杂，无法满足设计目标。此外，尝试支持更灵活的布局会增加实现的复杂性。

5. **Chandler Carruth的观点**
Chandler Carruth曾指出：“没有零成本的抽象（There Are No Zero-Cost Abstractions）”。演讲者引用这一观点，强调虽然`std::mdspan`的目标是零开销，但其实现细节仍然需要关注。

6. **演讲中的案例与结论**
演讲通过矩阵加法的示例展示了`std::mdspan`的使用方式，表明其实现可以是高效的，但其设计过于 rigid，难以满足更复杂的使用场景。演讲者认为，`std::mdspan`的灵活性不足，且可能已经错过了改进的最佳时机。

### 总结：
`std::mdspan`作为一种多维数组视图，虽然目标是零开销，但其实现存在灵活性不足的问题。演讲者通过案例和标准提案的讨论，指出了其设计上的局限性，并认为这种设计可能无法满足更广泛的需求。