Spanny 2: Rise of std::mdspan

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

摘要

该文档主要介绍了C++中的std::mdspan及其相关概念，重点讨论了布局和访问器的实现及应用。文档详细解释了布局的不同类型，包括layout_stride和layout_vertices，并展示了如何通过自定义布局和访问器来优化内存访问。同时，文档还探讨了子映射（submaps）和stride的使用方法，以及如何利用std::mdspan进行异步内存访问以提高性能。

AI总结

《Spanny 2: Rise of std::mdspan》文档内容总结如下：

本文档重点介绍了C++中的std::mdspan，特别是其布局（layouts）和访问器（accessors）的功能、用途及实现方式，旨在帮助读者深入理解std::mdspan的核心特性，并学会如何编写自定义的布局和访问器。

### 1. **目标与核心内容**
- **目标**：
1. 深入理解std::mdspan的布局和访问器。
2. 学习如何编写自定义的布局和访问器。
3.澄清关于布局和访问器的常见误解。
- **核心内容**：
- 通过布局（layout）和访问器（accessor）来管理内存访问。
- 介绍了不同类型的布局和访问器的实现方式。
- 提供了实际案例，例如占用格子（occupancy grids）、激光扫描（lasers）等，展示了std::mdspan的实际应用。

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### 2. **布局（Layouts）**
- **std::layout_stride**：
- 用于描述数据在内存中的排列方式。
- 通过`mapping`结构定义数据的形状（shape）和步长（strides）。
- 示例：`std::layout_stride::mapping{shape, strides}`，其中`shape`描述数据的维度，`strides`描述数据在内存中的存储方式。
- **子地图（Submaps）**：
- 可以通过`std::submdspan`创建子视图，用于访问原始数据的一部分。
- 示例：`from_submdspan`函数，通过指定形状和起始位置（upper_left）创建子地图。
- **旋转子地图（Rotated Submaps）**：
- 支持通过自定义布局实现旋转或其他复杂的数据访问方式。
- **默认布局**：
- 数据按默认方式排列，适用于简单的场景。

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### 3. **访问器（Accessors）**
- **纯函数式访问器（Pure Functional Accessors）**：
- 通过函数实现数据的访问逻辑，例如Hilbert曲线（Hilbert curve）访问方式。
- 优点：无需维护外部状态，适合并行访问。
- **有外部状态的访问器（Stateful Accessors）**：
- 需要维护外部状态，例如激光扫描中的角度参数（θ）。
- 示例：`layout_vertices`用于创建激光扫描的访问器。
- **示例**：
- `from_layout_stride`函数展示了如何通过布局和步长访问数据。
- `from_vertices`函数展示了如何通过端点和角度参数创建激光扫描的访问器。

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### 4. **高级功能**
- **std::mdspan的高级用法**：
- 支持通过自定义布局和访问器完成复杂的数据操作。
- 示例：通过`std::submdspan`和自定义布局实现子地图的访问。
- **常见误解**：
-澄清了关于布局和访问器的一些常见错误理解，例如布局的定义和访问器的功能。

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### 5. **总结**
- std::mdspan通过布局和访问器提供了灵活且高效的内存访问方式。
- 通过自定义布局和访问器，可以满足不同场景的需求，例如占用格子、激光扫描等。
- 文档提供了完整的示例和实现细节，帮助读者更好地理解和应用std::mdspan。

如需进一步了解，可以参考文档中的GitHub链接：[https://github.com/griswaldbrooks/spanny2](https://github.com/griswaldbrooks/spanny2)。