TL; DR：mdspan是std::span在多个维度上的扩展-具有很多（不可避免的）关于内存布局和访问模式的灵活配置。

在你阅读这个答案之前，你应该确保你已经清楚了what a span is and what it's used for。现在已经不碍事了：由于mdspan的可能是相当复杂的野兽（通常是std::span实现的7倍或更多的源代码），我们将从一个简化的描述开始，并在下面保留高级功能。

“是什么？”（简单版）

mdspan<T>是：
1.从字面上看，是一个“multi-dimensional span”（类型为-T元素）。

1. std::span<T>的推广，从一维/线性元素序列到多维。
   1.内存中T类型元素的连续序列的非拥有视图，解释为多维数组。
   1.基本上只是一个struct { T * ptr; size_type extents[d]; }，带有一些方便的方法（在运行时确定d的尺寸）。

mdspan-解释型布局示意图

如果我们有：

std::vector v = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};

字符串
我们可以将v的数据视为12个元素的一维数组，类似于其原始定义：

auto sp1 = std::span(v.data(), 12);
auto mdsp1 = std::mdspan(v.data(), 12);

型
或2D扩展区阵列2 x 6：

auto mdsp2 = std::mdspan(v.data(), 2, 6 );
// (  1,  2,  3,  4,  5,  6 ),
// (  7,  8,  9, 10, 11, 12 )

型
或3D阵列2 x 3 x 2：

auto ms3 = std::mdspan(v.data(), 2, 3, 2);
// ( ( 1,  2 ), ( 3,  4 ), (  5,  6 ) ),
// ( ( 7,  8 ), ( 9, 10 ), ( 11, 12 ) )

型
我们也可以把它看作是一个3x 2x2或2x2 x3的数组，或者3x 4等等。

“什么时候用？”

• （C++23及更高版本）当你想在某个缓冲区上使用多维operator[]时，你从某处得到。因此在上面的例子中，ms3[1, 2, 0]是11，ms3[0, 1, 1]是4。
• 当你想传递多维数据而不分离原始数据指针和维时。你在内存中得到了一堆元素，并且想使用多个维来引用它们。因此，而不是：

void print_matrix_element(
   float const* matrix, size_t row_width, size_t x, size_t y) 
{
   std::print("{}", matrix[row_width * x + y]);
}

型
你可以这样写：

void print_matrix_element(
    std::mdspan<float const, std::dextents<size_t, 2>> matrix,
    size_t x, size_t y)
{
   std::print("{}", matrix[x, y]);
}

型

• 作为传递多维C数组的正确类型：

C完全支持multidimensional arrays..

template <typename T, typename Extents>
void print_3d_array(std::mdspan<T, Extents> ms3)
{
   static_assert(ms3.rank() == 3, "Unsupported rank");
   // read back using 3D view
   for(size_t i=0; i != ms3.extent(0); i++) {
     fmt::print("slice @ i = {}\n", i);
     for(size_t j=0; j != ms3.extent(1); j++) {
       for(size_t k=0; k != ms3.extent(2); k++)
         fmt::print("{} ",  ms3[i, j, k]);
       fmt::print("\n");
     }
   }  
}

int main() {
    int arr[2][3][2] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 };

    auto ms3 = std::mdspan(&arr[0][0][0], 2, 3, 2);
      // Note: This construction can probably be improved, it's kind of fugly

    print_3d_array(ms3);
}

型

标准化状态

虽然std::span在C20中被标准化，但std::mdspan并没有。然而，它是C23的一部分，几乎已经完成（等待最终投票）。
你已经可以使用reference implementation了，它是美国桑迪亚国家实验室"Kokkos performance portability ecosystem"的一部分。

“mdspan提供了哪些”额外功能“？”

mdspan实际上有4个模板参数，而不仅仅是元素类型和范围：

template <
    class T,
    class Extents,
    class LayoutPolicy = layout_right,
    class AccessorPolicy = default_accessor<ElementType>
>
class mdspan;

型
这个答案已经很长了，所以我们不会给予完整的细节，但是：

• 有些区段可以是“静态”而不是“动态”的，在编译时指定，因此不存储在示例数据成员中。只有“动态”示例被存储。例如，这：

auto my_extents extents<dynamic_extent, 3, dynamic_extent>{ 2, 4 };

型
.是一个对应于dextents<size_t>{ 2, 3, 4 }的extent对象，但它只在类示例中存储值2和4;编译器知道每当使用第二维时它需要插入3。

• 你可以让维度从minor到major，在Fortran风格中，而不是像C中那样从major到minor。因此，如果你设置LayoutPolicy = layout_left，那么mds[x,y]就在mds.data[mds.extent(0) * y + x]，而不是通常的mds.data[mds.extent(1) * x + y]。
• 您可以将您的mdspan“重塑”为另一个具有不同尺寸但整体大小相同的mdspan。
• 您可以使用“strides”定义布局策略：使mdspan中的连续元素在内存中保持固定距离;使每行或维度切片的开始和/或结束具有额外的偏移量;等等。
• 你可以在每一个维度上用偏移量“切割”你的mdspan（例如，取一个矩阵的子矩阵）-结果仍然是mdspan！.这是因为你可以有一个mdspan和一个包含这些偏移量的LayoutPolicy。这个功能在C++23 IIANM中是不可用的。
• 使用AccessorPolicy，您可以使mdspan实际上拥有它们引用的数据，单独或共同。

进一步阅读

• 官方的std::mdspan proposal，被C++23接受。
• cppreference.com上的std::mdspan page
• A gentle introduction to mdspan，在Kokkos reference implementation的wiki上。
• A look at mdspan的，由阿什尔马基内利。

(some这些例子是从这些来源改编的。