Boost C++ 库入门

简介:

Boost C++ 库(Libraries)是一组扩充C++功能的经过同行评审(Peer-reviewed)且开放源代码程序库。大多数的函数为了能够以开放源代码、封闭项目的方式运作,而授权于Boost软件许可协议(Boost Software License)之下。许多Boost的开发人员是来自C++标准委员会,而部分的Boost库成为C++的TR1标准之一。

为了要确保库的效率与弹性,Boost广泛的使用模板(template)功能。而它是针对各式领域的C++用户与应用领域(Application Domain)上,包含的库类别从像smart_ptr 库这种类通用库,到像是文件系统的操作系统抽象层,甚至能够利用Boost来开发额外的库或是给高级的C++用户利用,像是MPL。

内容:

  • 算法
  • 并行计算
    1. thread - 线程
    2. context - 用户层级上下文交换
  • 容器
    1. array - STL的数组容器
    2. Boost Graph Library (BGL) - 通用的图容器,组件和算法
    3. multi-array - N维数组
    4. multi-index containers - 多索引容器
    5. pointer containers - 指针容器
    6. property map - 属性Map
    7. variant - 安全的,基于泛型的,支持访问者模式的联合
    8. fusion - 基于tuple的容器和算法集合
  • 正当性与测试

concept check - 检查模板参数是否满足模板的要求

static assert - 编译期的断言检查

Boost Test Library - C++ 单元测试框架

  • 数据结构

dynamic_bitset - std::bitset-的动态转型

  • 仿函数与高级函数(含无名関数)
    • bind and mem_fn - 函数的绑定
    • function - 函数。
    • functional - C++标准函数之强化。包含以下的内容:

function object traits

negators

binders

adapters for pointers to functions

adapters for pointers to member functions

    • hash - C++ Technical Report 1(TR1)定义的散列表
    • lambda - λ演算的实现
    • ref - 标准C++参照(call by reference)的加强、特别强化与函数的调用
    • result_of - 函数类型与回传值
    • signals2 - 信号和槽回调的实现托管
  • 泛型
  • I/O
  • 语言之间的支持(Python用)
  • 迭代器
    1. iterators
    2. operators
    3. tokenizer
  • 数学和计算
  • 内存(memory)
    • pool - 内存池,boost提供4种内存池模型供使用:pool、object_pool、singleton_pool、pool_allocator/fast_pool_allocator
    • smart_ptr - boost的smart_ptr中提供了4种智能指针,作为std::auto_ptr的补充

scoped_ptr - 具作用域指针,与std::auto_ptr类似,但不能转让所有权,用于确保离开作用域能够正确地删除动态分配的对象

scoped_array - 配合scoped_ptr使用

shared_ptr -

shared_array - 配合shared_ptr使用

weak_ptr - shared_ptr 的观察者,避免shared_ptr循环引用,是一种辅助指针

intrusive_ptr - 比 shared_ptr 更好的智能指针

    • utility - 以下是utility类型的定义。

base from member idiom -

checked delete - 保证在摧毁一个对象时,必须对该对象的类型有充份了解

next and prior functions -

noncopyable - 把copy constructor和assign operaotr 宣告为private,不加以实现

addressof - 用于获得变量的地址

result_of - 指涉函数回返类型

  • 其他
  • 语法分析器
  • 预处理元编程
  • 字符串与文字处理(正则表达式等)
    1. lexical_cast - lexical_cast 类别模板
    2. format - 文字格式化,类似printf
    3. iostreams - 新式iostream的补强
    4. regex - 正规表示法(Regular expression)
    5. Spirit - 根据EBNF规则对文件进行分析
    6. string algorithms - 文字列算法
    7. tokenizer - 把字符串序列分解成一系列标记(tokens)
    8. wave -
  • 模板元编程(Template Metaprogramming)
    1. mpl - 模板元编程框架
    2. static assert - 静态断言
    3. type traits - 类型的基本属性的模板

范例:

现有的 Boost 包含 87 种不同的函数库,以下面几项做范例:
线性代数 – uBLAS
Boost 包含了 uBLAS 线性代数函数库,能够借由基本函数库子函数(BLAS)来支持矢量与矩阵形运算。

  • 此范例表示如何矩阵与矢量作乘积:

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace boost::numeric::ublas;

/* 举例 "y = Ax" */
int main () 
{
vector x (2);
x(0) = 1; x(1) = 2;

matrix A(2,2);
A(0,0) = 0; A(0,1) = 1;
A(1,0) = 2; A(1,1) = 3;

vector y = prod(A, x);

std::cout << y << std::endl;
return 0;
}


随机数产生 – Boost.Random
Boost 也提供独立分布的模拟随机与 PRNG 独立性的机率分布,而这些能够具体的创建产生器。
  • 此范例表示如何使用 Mersenne Twister 算法来产生随机
#include 
#include 

using namespace boost;

double SampleNormal (double mean, double sigma)
{
// 建立一个 Mersenne twister 随机数产生器
// 使用 Unix 时间设定 seed
static mt19937 rng(static_cast (std::time(0)));

// 选择高斯机率分布
normal_distribution norm_dist(mean, sigma);

// 使用 function 的形式,生成随机数据产生器
variate_generator > normal_sampler(rng, norm_dist);

// 传回样本分布结果
return normal_sampler();
}


多线程 – Boost.Thread
  • 示例码演示创建线程:
#include 
#include 

using namespace std; 

void hello_world() 
{
cout << "Hello world, I'm a thread!" << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
// 開始一條使用 "hello_world" function 的新執行緒
boost::thread my_thread(&hello_world);
// 等待執行緒完成工作
my_thread.join();

return 0;
}


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