Boost (C++函数库)

Boost C++ Libraries

File:Boost.png
当前版本	1.80.0（2022年8月10日​（2022-08-10））
源代码库	{{URL|example.com|可选的显示文本}}
引擎
类型	函式庫
许可协议	Boost许可证
网站	www.boost.org

Boost C++ 函式庫（Libraries）是一組擴充C++功能的經過同行評審（Peer-reviewed）且開放源碼程式庫。大多數的函式為了能夠以開放源碼或者封閉專案的方式運作，而授權於Boost軟體授權條款（Boost Software License）之下。許多Boost的開發人員是來自C++標準委員會，而部份的Boost函式庫成為C++的TR1標準之一。

為了要確保函式庫的效率與彈性，Boost廣泛的使用C++模板功能。而它是針對各式領域的C++使用者與應用領域（Application Domain）上，包含的函式庫類別從smart_ptr這種類通用函式庫，到boost-filesystem这种檔案系統的作業系統抽象層，甚至能夠利用Boost來開發額外的函式庫或是給進階的C++使用者利用，例如MPL。

內容

• 演算法
• 并行计算
  • thread（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 執行緒
  • context（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 用戶層級上下文交換
• 容器
  • array（页面存档备份，存于互联网档案馆） - STL的数组容器
  • Boost Graph Library (BGL)（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 通用的图容器，组件和算法
  • multi-array（页面存档备份，存于互联网档案馆） - N维数组
  • multi-index containers（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 多索引容器
  • pointer containers（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 指针容器
  • property map - 属性Map
  • variant（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 安全的，基于泛型的，支持访问者模式的联合
  • fusion（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 基于tuple的容器和算法集合
• 正当性與測試
  • concept check（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 檢查模板參數是否滿足模板的要求
  • static assert（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 編譯期的斷言檢查
  • Boost Test Library - C++ 单元测试框架
• 資料結構
  • dynamic_bitset（页面存档备份，存于互联网档案馆） - std::bitset-的動態轉型
• 仿函式與高階函式（含無名関数）
  • bind（页面存档备份，存于互联网档案馆） and mem_fn（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 函式的綁定
  • function（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 函式。
  • functional（页面存档备份，存于互联网档案馆） - C++標準函式之強化。包含以下的内容。
    • function object traits（页面存档备份，存于互联网档案馆）
    • negators（页面存档备份，存于互联网档案馆）
    • binders（页面存档备份，存于互联网档案馆）
    • adapters for pointers to functions（页面存档备份，存于互联网档案馆）
    • adapters for pointers to member functions（页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • hash（页面存档备份，存于互联网档案馆） - C++ Technical Report 1（TR1）定義的雜湊表
  • lambda（页面存档备份，存于互联网档案馆） - λ演算的實作
  • ref（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 標準C++参照（call by reference）的加強、特別強化與函式的呼叫
  • result_of（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 函式型別與回傳值
  • signals2（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 信号和槽回调的实现托管
• 泛型
• 圖
• I/O
• 語言之間的支援（Python用）
• 迭代器
  • iterators（页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • operators（页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • tokenizer（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• 数学和計算
• 内存（memory）
  • pool（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 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（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 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夠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（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 以下是utility类型的定义。
    • base from member idiom -
    • checked delete（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 保证在摧毀一个对象时，必须对该对象的类型有充份了解
    • next and prior functions（页面存档备份，存于互联网档案馆） -
    • noncopyable（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 把copy constructor和assign operaotr 宣告为private，不加以实现
    • addressof（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 用于获得变量的地址
    • result_of（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 指涉函式回返型別
• 序列化
• 語法分析器
• 預處理元編程
• 字串與文字處理（正規表示式等）
  • lexical_cast - lexical_cast 类別模板
  • format（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 文字格式化，类似printf
  • iostreams（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 新式iostream的補強
  • regex - 正規表示法（Regular expression）
  • Spirit - 根据EBNF规则对文件进行分析
  • string algorithms（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 文字列演算法
  • tokenizer（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 把字串序列分解成一系列标记（tokens）
  • wave（页面存档备份，存于互联网档案馆） -
• 模板元编程（Template Metaprogramming）
  • mpl（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 模板元编程框架
  • static assert（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 靜態斷言
  • type traits - 型別的基本属性的模板
• 其他

范例

现有的 Boost 包含大约150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，能够藉由基本函数库子函数（BLAS）来支持向量与矩阵形运算。

• 此范例表示如何矩阵与向量作乘积：

 
#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，而这些能夠具体的建立产生器。

• 此范例表示如何使用 Mersenne Twister 演算法来产生随机

#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();
}

更详细的说明请参阅 Boost 随机数库（页面存档备份，存于互联网档案馆）。

多執行緒 – Boost.Thread

範例碼演示建立執行緒：

#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;
}

• Introduction to Boost.Threads（页面存档备份，存于互联网档案馆） in Dr. Dobb's Journal. (2002)
• Boost.Threads API reference（页面存档备份，存于互联网档案馆）。
• threadpool library（页面存档备份，存于互联网档案馆） based on Boost.Thread

外部連結

• Boost 官方網站（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Smart Pointers to boost your code
• Building Boost libraries（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Boost 中文翻译（页面存档备份，存于互联网档案馆） 在线阅读