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. 1. thread - 线程
   2. context - 用户层级上下文交换

• 容器

1. 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
• 图
• I/O
• 语言之间的支持（Python用）
• 迭代器

1. 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. 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. 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 <boost/numeric/ublas/vector.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/matrix.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/io.hpp>
#include <iostream>

using namespace boost::numeric::ublas;

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

matrix<double> A(2,2);
A(0,0) = 0; A(0,1) = 1;
A(1,0) = 2; A(1,1) = 3;

vector<double> 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 <boost/random.hpp>
#include <ctime>

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<unsigned> (std::time(0)));

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

// 使用 function 的形式，生成随机数据产生器
variate_generator<mt19937&, normal_distribution<double> > 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 <boost/thread/thread.hpp>
#include <iostream>

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;
}