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	函数库
许可协议	Boost许可证
网站	www.boost.org

Boost C++ 函数库（Libraries）是一组扩展C++功能的经过同行评审（Peer-reviewed）且开放源码程序库。大多数的函数为了能够以开放源码或者封闭项目的方式运作，而许可于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函数库成为C++的TR1标准之一。

为了要确保函数库的效率与弹性，Boost广泛的使用C++模板功能。而它是针对各式领域的C++用户与应用领域（Application Domain）上，包含的函数库类别从smart_ptr这种类通用函数库，到boost-filesystem这种文件系统的操作系统抽象层，甚至能够利用Boost来开发额外的函数库或是给高级的C++用户利用，例如MPL。

内容

• 算法
• 并行计算
  • thread（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 线程
  • context（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 用户层级上下文切换
• 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
• 正当性与测试
  • concept check（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 检查模板参数是否满足模板的要求
  • static assert（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 编译期的断言检查
  • Boost Test Library - C++ 单元测试框架
• 资料结构
  • dynamic_bitset（页面存档备份，存于互联网档案馆） - std::bitset-的动态转型
• 仿函数与高阶函数（含无名関数）
  • 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） - 函数的绑定
  • function（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 函数。
  • functional（页面存档备份，存于互联网档案馆） - C++标准函数之强化。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）定义的散列表
  • lambda（页面存档备份，存于互联网档案馆） - λ演算的实现
  • ref（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 标准C++参照（call by reference）的加强、特别强化与函数的调用
  • result_of（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 函数类型与回传值
  • 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
• 图
• I/O
• 语言之间的支持（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）
• 数学和计算
• 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（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） - 保证在摧毁一个对象时，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） - 指涉函数回返类型
• 序列化
• 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）
  • lexical_cast - lexical_cast 类别模板
  • 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的补强
  • regex - 正规表示法（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） - 文字列算法
  • tokenizer（页面存档备份，存于互联网档案馆） - 把字符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） - 静态断言
  • type traits - 类型的基本属性的模板
• 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，能够借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，而这些能够具体的建立产生器。

• 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();
}

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）。

多线程 – Boost.Thread

示例码演示建立线程：

#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;
}

• 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

外部链接

• Boost 官方网站（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