0次元std::mdspan - yohhoyの日記

C++2b(C++23)標準ライブラリの多次元ビューstd::mdspanクラステンプレート（→id:yohhoy:20230303）では、0次元(rank-0)ビューをサポートする。

意味論上は “単一変数へのポインタ” に相当する。~~（´-`）.｡oO（使うことあるか？）~~
2024-02-01追記：C++2c(C++26)標準で追加された、部分ビューを取り出すstd::submdspan関数（→id:yohhoy:20240201）の結果として利用される。

// C++2b(C++23)
#include <cassert>
#include <mdspan>

// 0次元ビュー
using Span0D = std::mdspan<int, std::extents<size_t>>;
static_assert(Span0D::rank() == 0);

int value = 42;
Span0D m0{&value};  // OK
// CTAD利用時は std::mdspan m0{&value};

// 多次元インデクス空間サイズ==1
assert(m0.size() == 1);
assert(m0.mapping().required_span_size() == 1);

// 唯一の有効インデクスはオフセット位置0に対応
assert(m0.mapping()( ) == 0);
assert(m0[ ] == 42);

メモ：std::mdspanの "rank" を「テンソル(tensor)の階数(rank)」相当と考えれば、rank-0＝スカラー(scalar)／rank-1＝ベクトル(vector)／rank-2＝行列(matrix) と自然に解釈できる。（thanks to @onihusube9さん）

N4928(C++2b WD) 24.7.3.1/p1, 24.7.3.5.3.2/p2, 24.7.3.6.3/p1-4より一部引用（下線部は強調）。

1 A multidimensional index space is a Cartesian product of integer intervals. Each interval can be represented by a half-open range [Li, Ui), where Li and Ui are the lower and upper bounds of the ith dimension. The rank of a multidimensional index space is the number of intervals it represents. The size of a multidimensional index space is the product of Ui - Li for each dimension i if its rank is greater than 0, and 1 otherwise.

constexpr reference access(data_handle_type p, size_t i) const noexcept;

2 Effects: Equivalent to: return p[i];

template<class... OtherIndexTypes>
  constexpr reference operator[](OtherIndexTypes... indices) const;
1 Constraints:

(snip)

sizeof...(OtherIndexTypes) == rank() is true.

2 Let I be extents_type::index-cast(std::move(indices)).
3 Preconditions: I is a multidimensional index in extents().
[Note 1: This implies that map_(I) < map_.required_span_size() is true. -- end note]
4 Effects: Equivalent to:
return acc_.access(ptr_, map_(static_cast<index_type>(std::move(indices))...));