Boost C++ Libraries

Boost C++ Libraries
當前版本	1.80.0（2022年8月10日，2年前）
源代碼庫	github.com/boostorg/boost;
類型	函式庫
許可協議	Boost許可證
網站	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。^[1]

為了要確保函式庫的效率與彈性，Boost廣泛的使用模板（template）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像smart_ptr 函式庫（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）這種類通用函式庫，到像是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，像是MPL（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

內容

演算法
並行計算
- thread（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 執行緒
- context（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 用戶層級上下文交換
容器
- array（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - STL的數組容器
- Boost Graph Library (BGL)（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 通用的圖容器，組件和算法
- multi-array（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - N維數組
- multi-index containers（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 多索引容器
- pointer containers（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 指針容器
- property map - 屬性Map
- variant（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 安全的，基於泛型的，支持訪問者模式的聯合
- fusion（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 基於tuple的容器和算法集合
正當性與測試
- concept check（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 檢查模板參數是否滿足模板的要求
- static assert（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 編譯期的斷言檢查
- Boost Test Library - C++ 單元測試框架
資料結構
- dynamic_bitset（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - std::bitset-的動態轉型
仿函式與高階函式（含無名関數）
- bind（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） and mem_fn（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 函式的綁定
- function（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 函式。
- functional（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - C++標準函式之強化。包含以下的內容。
  - function object traits（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  - negators（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  - binders（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  - adapters for pointers to functions（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  - adapters for pointers to member functions（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- hash（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - C++ Technical Report 1（TR1）定義的雜湊表
- lambda（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - λ演算的實作
- ref（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 標準C++參照（call by reference）的加強、特別強化與函式的呼叫
- result_of（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 函式型別與回傳值
- signals2（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 信號和槽回調的實現託管
泛型
圖
I/O
語言之間的支援（Python用）
迭代器
- iterators（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- operators（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- tokenizer（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
數學和計算
內存（memory）
- pool（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 內存池，boost提供4種內存池模型供使用：pool、object_pool、singleton_pool、pool_allocator/fast_pool_allocator
- smart_ptr（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - boost的smart_ptr中提供了4種智能指針，作為std::auto_ptr的補充
  - scoped_ptr - 具作用域指針，與std::auto_ptr類似，但不能轉讓所有權，用於確保離開作用域能夠正確地刪除動態分配的對象
  - scoped_array - 配合scoped_ptr使用
  - shared_ptr -
  - shared_array - 配合shared_ptr使用
  - weak_ptr - shared_ptr 的觀察者，避免shared_ptr循環引用，是一種輔助指針
  - intrusive_ptr - 比 shared_ptr 更好的智能指針
- utility（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 以下是utility類型的定義。
  - base from member idiom -
  - checked delete（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 保證在摧毀一個對象時，必須對該對象的類型有充份了解
  - next and prior functions（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） -
  - noncopyable（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 把copy constructor和assign operaotr 宣告為private，不加以實現
  - addressof（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 用於獲得變量的地址
  - result_of（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 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 類別模板
- format（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 文字格式化，類似printf
- iostreams（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 新式iostream的補強
- regex - 正規表示法（Regular expression）
- Spirit（英語：Spirit Parser Framework） - 根據EBNF規則對文件進行分析
- string algorithms（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 文字列演算法
- tokenizer（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 把字串序列分解成一系列標記（tokens）
- wave（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） -
模板元編程（Template Metaprogramming）
- mpl（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 模板元編程框架
- static assert（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 靜態斷言
- type traits - 型別的基本屬性的模板
其他

範例

現有的 Boost 包含大約150種不同的函數庫，以下面幾項做範例：

線性代數 – uBLAS

Boost 包含了 uBLAS 線性代數函數庫，能夠藉由基本函數庫子函數（BLAS）來支持向量與矩陣形運算。

此範例表示如何矩陣與向量作乘積：

 
#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;
}

隨機數產生 – Boost.Random

Boost 也提供獨立分布的模擬隨機與 PRNG 獨立性的機率分布，而這些能夠具體的建立產生器。

此範例表示如何使用 Mersenne Twister 演算法來產生隨機

#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();
}

更詳細的說明請參閱 Boost 隨機數庫（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

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;
}