C++ Boost全库简介
本文章大量参考了《Boost程序库完全开发指南》（罗剑锋），如果希望更深入地了解，请参考该书。
本篇只是对Boost库的简单介绍，只是一些浅显的内容，希望各位见谅。
目前进度 40% 左右， 努力填坑中。
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最新版本请移步 http://192.3.168.141/wordpress/wp-content/uploads/2014/12/boost%E5%BA%93%E5%AD%A6%E4%B9%A0.html
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为什么要用boost
- boost给开发带来了极大的语法简洁
- boost让C++更像C++
- boost让程序更加安全
安装
- 访问http://www.boost.org/users/download/#live，然后点击current release的download，我一般下载.tar.bz2
- 将你下载下来的东西解包，执行./bootstrap.sh
- 运行./b2 threading=multi
- 运行sudo ./b2 install
- 在你的gcc编译选项增加：-Lboost
- 接下来试验一小段代码看看是否成功：
#include <boost/date_time/gregorian/gregorian.hpp> using namespace boost::gregorian; using namespace std; int main() { date d1(2014,12,18); cout<<d1<<endl; return 0; }
初涉Boost库
如你所见，boost库在使用时要#include在boost目录下的不同头文件，每个文件有着相应的功能。
大多数库#include相应头文件即可使用，然而例如date_time库如果没有-Lboost的话是没法正常运行的。
boost库中内容是在boost:命名空间下的，使用时要注意。
下面我会介绍一些实用的库/类，更多内容需要后续的学习。
-
- timer：简易计时
- progrss_timer：析构时自动输出时间
- progress_display：控制台进度条
- date_time：强大的日期时间库
- gregorian：格里高利历
- posix_time：精确的计时系统
- typeof：自动推断类型
- optional：可选条件下空指针
- assign：STL批量增加元素
- swap：高效的交换
- tribool：拥有不确定值的布尔量
- operators：自动生成操作符
- exception：强化的异常类
- uuid：简单标识符
- SHA1：重要的摘要算法
- utility：小功能汇集
- BOOST_BINARY：简单二进制常量表示
- BOOST_CURRENT_FUNCTION：返回当前函数声明字符串
- lexical_cast：字面量转换
- format：字符串格式化
- string_algo：字符串专用算法
- 常用判断函数
- 比较
- 修剪空格
- 查找
- 替换、删除
- 分割
- 合并
timer：简易计时
#include <boost/timer.hpp> #include <iostream> using namespace boost; using namespace std; int main() { timer a; //声明时计时 double s=0.0; for(long long i=0;i< 1LL<<32;i++) s+=i*2+i; cout<<a.elapsed()<<endl; cout<<s<<endl; return 0; }
progrss_timer：析构时自动输出时间
#include <boost/progress.hpp> #include <iostream> using namespace boost; using namespace std; int main() { progress_timer a; double s=0.0; for(long long i=0;i< 1LL<<32;i++) s+=i*2+i; cout<<s<<endl; return 0; }
progress_display：控制台进度条
#include <boost/progress.hpp> #include <iostream> using namespace boost; using namespace std; int main() { progress_display a(1LL<<32); double s=0.0; for(long long i=0;i< 1LL<<32;i++) { ++a; //注意！boost库中大多数只实现了前自增，后自增是不行的 s+=i*2+i; } cout<<s<<endl; return 0; }
date_time：强大的日期时间库
gregorian：格里高利历
使用这个库需要引用：
#include <boost/date_time/gregorian/gregorian.hpp> using namespace boost::gregorian;
可以使用多种方式创建date对象：
date t1(2014,12,19); date t2(2014,Dec,19); date d3(t2); date t4=from_string("2014/12/19")
date可以比较大小。
然而，它无法处理1400年之前或9999年之后的日期。
day_clock::local_day返回本地时间
.year.month.day返回日月天
.day_of_week().day_of_year返回当天在一周或一年中的关系
date类型之间不可加，所以有了date_duration这个描述日期间隔的类型：
months m(5); years y(2); weeks w(3);
date_duration和自身与date类型均可加
gre_cal::is_leap_year(y)可以简单判断y是否是闰年
posix_time：精确的计时系统
需要引用
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp> using namespace boost::posix_time;
构造时间间隔：
time_duration td(1,10,67,230); //时，分，秒，毫秒 前三者会自动进位 time_duration td2=duration_from_string("1:30:27:002"); hours h(1); minutes m(10); seconds s(3); millisec ms(23);
上述对象均可加减
如果要创建一个时间点ptime类型时间点对象，最简单的方法就是：
ptime p(date(2014,12,19),time_duration(21,03,17,002));
记得要包含posix_time和gregorian的两部分头文件和namespace
通过.date()和.time_of_day()来获得当前的日期和时间
microsec_clock::local_time()可以获得微秒精度的本地时间
to_simple_string(t)可以返回一个time_duration或ptime的字符串形式
typeof：自动推断类型
#include <boost/typeof/typeof.hpp> #include <iostream> using namespace std; int main() { BOOST_TYPEOF(3) a=2*6; BOOST_AUTO(s,"12312"); cout<<a<<" "<<s<<endl; return 0; }
默认它只支持内置类，为了支持自己的类：
#include BOOST_TYPEOF_INCREMENT_REGISTRATION_GROUP() BOOST_TYPEOF_REGISTER_TYPE( 你的类的完全名称 )
optional：可选条件下空指针
optional模板是一个指针，如果某值满足选定的条件，它就是空指针，否则返回指向该值的指针。
#include <boost/optional.hpp> #include <iostream> using namespace std; using namespace boost; int main() { int x=-6; int y=3; optional<double> d(x>=0,sqrt(x)); cout<<d.get_value_or(-1)<<endl; if (!d) cout<<"no result"<<endl; optional<double> d2(y>=0,sqrt(y)); cout<<*d2<<endl; return 0; }
assign：STL批量增加元素
引用：
#include <boost/assign.hpp> using namespace boost::assign;
assign重载了+=运算符，可以加入任意多个逗号隔开的元素，然而这些只能用于标准STL：
vector<int> v; v+= 2,4,2*2+6; set<string> s; s+="asdsdf","12"; map<int,string> m; m+=make_pair(123,"123132"),make_pair(1233,"324235");
对于这些STL，有一些更简洁的语法可供使用：
push_back(v)(345)(675); insert(m)(45,"515")(98,"151sda");
list_of(...)和map_list_of(...)可以返回匿名列表，可被用于任何容器
yourowncont<int> d= (list_of(5)(7)(4),9,10); yourownmap<int,int> m= map_list_of(6,7)(8,9);
swap：高效的交换
如果有内建函数会调用内建的swap，否则会退化到常见的swap
#include <boost/swap.hpp> using namespace boost;
可以交换数组
int a1[5]={0,2,4,3,2}; int a2[5]={3,7,2,5,1}; swap(a1,a2);
tribool：拥有不确定值的布尔量
引用：
#include <boost/logic/tribool.hpp> using namespace boost;
tribool类除了有常见的true和false之外，还有一种取值indeterminate（不确定），它的逻辑运算规则请参考原书。但是if (indeterminate)和if (!indeterminate)后的代码都不会执行，可以使用indeterminate(tribool)来判断其是否是不确定。
还可以使用
BOOST_TRIBOOL_THIRD_STATE(unknown)
来把第三态的名字改成unknown
BOOST_TRIBOOL_THIRD_STATE(unknown) int main() { tribool a(unknown); if (a) cout<<"true"<<endl; if (!a) cout<<"false"<<endl; if (indeterminate(a)) cout<<"indeterminate"<<endl; // 本条才会被执行 return 0; }
operators：自动生成操作符
引用：
#include <boost/operators.hpp> using namespace boost;
这个库提供了只写<运算符就能自动生成>>=<=等功能。
对于一个类，“继承”（实际上并不是真正的继承）
操作符类名1<自身这个类的全称, 操作符类名2<自身这个类的全称> >
就能实现上述方便的功能。
操作符类名见下：
| 类名 | 作用 |
|---|---|
| equality_comparable | 提供==，生成!= |
| less_than_comparable | 提供<，生成<=>>= |
| addable | 提供+=，生成+ |
| subtractable | 提供-=，生成- |
| multipliable | 提供*=，生成* |
| dividable | 提供/=，生成/ |
| incrementable | 提供前置++，生成后置++ |
| decrementable | 提供前置--，生成后置-- |
| totally_ordered | equality_comparable+less_than_comparable |
| additive | addable+subtractable |
| multiplicative | multipliable+dividable |
| arithmetic | additive+multiplicative |
另外它还提供了deferenceable解引用自动生成->和indexable生成下标[]操作符的功能，方式不如上所说，请有需要的读者查阅书籍。
class Point: less_than_comparable<Point> { public: int x,y,z; explicit Point(int a,int b,int c): x(a),y(b),z(c){}; void print() const {cout<<x<<" "<<y<<" "<<z<<endl;} friend bool operator <(const Point& a, const Point& b) { return (a.x*a.x+a.y*a.y+a.z*a.z<b.x*b.x+b.y*b.y+b.z*b.z); } }; int main() { Point a(3,4,4), b(5,0,0); cout<< (a>=b) <<endl; return 0; }
这个库相当强大，但应用时也非常复杂，需要仔细使用。
exception：强化的异常类
引用：
#include <boost/exception/all.hpp> using namespace boost;
其精华在于exception类，它可以用<<运算符传入error_info对象的信息，信息可以用get_error_info<...>(...)再取出来，若不存在会返回空指针。
在你定义自己的异常类时，首先虚继承boost::exception，然后为了方便期间typedef一下常见的error_info：
typedef boost::error_info<struct tag_err_no, int> err_no;
模板前者是一个标记类，仅是为了标记信息类型，没有什么太大的作用，第二个是其中实际存在的信息。
其中已经预定义了一些有用的error_info，详情请翻阅。
对于已经有异常类的场合，可以用enable_error_info(&e)来包装一个异常类型，拥有boost::exception的全部好处。
uuid：简单标识符
uuid是一个16字节的标识符，它在标记一个实体时很有用。
#include <boost/uuid/uuid.hpp> #include <boost/uuid/uuid_generators.hpp> #include <boost/uuid/uuid_io.hpp> #include <iostream> using namespace std; using namespace boost::uuids; int main() { uuid u; //它默认是没有构造函数的 cout<<u.size()<<endl; //总是16 vector<unsigned char> v(16,7); copy(v.begin(),v.end(),u.begin()); //提供了.begin() iterator cout<<u<<endl; //07070707-0707-0707-0707-070707070707 u.data[15]=8; //可以用data访问里面各位的内容 cout<<u<<endl; //07070707-0707-0707-0707-070707070708 u=nil_generator() (); //先从nil_generator类构造临时对象，再执行 cout<<u.is_nil()<<endl; //1 u=string_generator() ("07070707-0707-cdef-0707-070707070708"); //中间没有-也行 cout<<u<<endl; uuid baseuuid = string_generator() ("070707070707cdef0707070707070708"); u=name_generator(baseuuid) ("bob"); //先要指定一个基uuid，然后以其和名字构造出新的uuid cout<<u<<endl; //9bc6794a-bb5e-547a-9ae6-f295ee8feb4d cout<<(u<baseuuid)<<endl; //uuid可比较 u=random_generator() (); cout<<u<<endl; //随机uuid return 0; }
SHA1：重要的摘要算法
引用
#include <boost/uuid/sha1.hpp> using namespace boost::uuid::detail;
sha1类提供了
- .process_byte(abyte)
- .process_bytes(char*, strlen(char*))
- .process_block(char*from, char*end)
函数输入数据，然后运行.get_digest(ans)返回unsigned int[5]一个sha值。
utility：小功能汇集
BOOST_BINARY：简单二进制常量表示
#include <boost/utility.hpp> // 或直接 boost/utility/binary.hpp cout<< BOOST_BINARY(1100 100010 0011) <<endl; //每个空格分的段不能超过8个二进制数字 // 同样可以用 BOOST_BINARY_标准整数后缀 来获得不同格式的数字
BOOST_CURRENT_FUNCTION：返回当前函数声明字符串
#include <boost/current_function.hpp>
具体返回取决于编译器。
lexical_cast：字面量转换
这个恐怕是cpp中最需要的功能之一了，之前数值转换最快的方法仍是atoi之类，现在终于有了Cpp的实现了。可以轻松在字符串和数值间转换，非常方便。
引用
#include <boost/lexical_cast.hpp> using namespace boost;
使用
cout<< lexical_cast<string>(6.256) <<endl; cout<< lexical_cast<double>("56.54")<<endl; cout<< lexical_cast<bool>("1") <<endl; //只能转换0 1 ...
实际上，只要
- 转换起点可流输出
- 终点可以流输入，并可缺省和拷贝构造
就能利用这个语法转换。
format：字符串格式化
引用
#include <boost/format.hpp> using namespace boost;
用法
先构造一个format对象，之后其重载了%运算符用来向内传参。
format f("%s:%d+%d=%d\n"); f%"sum"; //参数可以分批传入 cout<< f% 1 % 2 % (1+2) <<endl; //sum:1+2=3 cout<<f.str()<<endl; //指定参数位置也可以... cout<< format("two %1% is %1%%1%") % "sdfsd"<<endl; //two sdfsd is sdfsdsdfsd
语法
- %05d宽度为5整数，不足补0
- %-8.3f左对齐，总宽8,小数位3浮点数
- % 10s10位字符串，不足补
- %05X宽5大写16进制整数，不足补0
然而，其比printf慢2～5倍，因为其做了很多安全检查。
string_algo：字符串专用算法
引用、头部分
#include <boost/algorithm/string.hpp> #include <boost/typeof/typeof.hpp> #include <boost/assign.hpp> #include <iostream> #include <string> using namespace std; using namespace boost; using namespace boost::assign; void printiter(const string::iterator &a,const string::iterator &b) { for (BOOST_AUTO(c,a);c!=b;c++) cout<<*c; cout<<endl; }
常用判断函数
int main() { string s("Readme.txt"); //注意：i前缀代表无视大小写 _copy后缀代表复制后返回结果（否则原地处理） cout<<to_upper_copy(s)<<endl; //README.TXT cout<<to_lower_copy(s)<<endl; //readme.txt cout<<istarts_with(s,"read")<<endl; //1 cout<<ends_with(s,"tXt")<<endl; //0 cout<<contains(s,"Me")<<endl; //0 cout<<iequals(s,to_upper_copy(s))<<endl; //1 cout<<ilexicographical_compare(s,"rFad")<<endl; //1 字典序比较前者是否小于后者 cout<<all(s,is_lower()) <<endl; //0 s中每一个元素是否都满足后面的函数 /* 下列函数可以用于all （实际上，他们并不是真正执行，只是返回了真正的函数对象） * is_space * is_alnum 是否是字母或数字 * is_alpha 是否是字母 * is_cntrl 是否为控制字符 * is_digit 是否是数字 * is_lower * is_upper * is_print * is_punct 是否是标点 * is_xdigit 是否是十六进制数字 * is_any_of * if_from_range */
比较
cout<< is_less() ("read","REED") <<endl; //1 cout<< is_not_greater() ("read","REED") <<endl; //1
修剪空格
cout<<trim_copy( string(" abcd ") )<<endl; //abcd cout<<trim_right_copy( string(" abcd ") )<<endl; // abcd
查找
//返回一个range对象，其.begin .end可以像迭代器一样访问 iterator_range<string::iterator> r; r=find_first(s,"ea"); printiter(r.begin(),r.end()); //ea r=ifind_nth(s,"E",1); printiter(r.begin(),s.end()); //e.txt r=find_tail(s,6); printiter(r.begin(),r.end()); //me.txt //还有find_regex等
替换、删除
// replace/erase_{first|last|nth|all|head|tail} // 语法同上基本相同，在此不再赘述，replace最后加上一个字符串就行了
分割
list<BOOST_TYPEOF(r)> l; split(l,s,is_any_of(".")); for (BOOST_AUTO(c,l.begin());c!=l.end();++c) cout<<*c<<endl; //Readme //txt vector<BOOST_TYPEOF(r)> v; find_all(v,s,"."); for (BOOST_AUTO(c,v.begin());c!=v.end();++c) cout<<*c<<endl; //.
合并
vector<string> vs =(list_of("abc")("def")("hij")); cout<<join(vs,"|||")<<endl; //abc|||def|||hij //join_if也可用 }