C++-boost库总结.doc

第1章 Boost程序库总论
1. 使用Boost，将大大增强C++的功能和表现力

第2章 时间与日期
1. timer提供毫秒级的计时精度，内部是通过std::clock取时间的
2. progress_timer自动打印某生命周期的执行时间
3. 原则上程序库的代码是不应该被用户修改的
4. progress_display可以在控制台上显示程序的执行进度
5. date_time库能很好的表示日期时间概念，并能和C的时间结构tm进行友好互转
6. date类提供年月日和星期几的概念。data可通过from_string或from_undelimited_string从字符串解析而来，可通过to_simple_string、to_iso_string、to_extended_iso_string转换为字符串。（精度到天的DateTime）
7. day_clock是精度到天的时钟
8. date_duration表示的是天精度的时间间隔概念，别名为days，另外还有years、months、weeks
9. date_period表示两个date之间的日期区间（精度到天的TimeSpan）
10. date_iterator、week_iterator、month_iterator和year_iterator是时间的迭代器
11. boost::greorian::gregorian_calendar中有实用静态方法：is_leap_year、end_of_month_day
12. time_duration表示微妙或纳秒级的时间概念，几个实用子类：hours、minutes、seconds、millisec/milliseconds、microsec/microseconds、nanosec/nannoseconds
13. duration_from_string可以从字符串解析time_duration
14. ptime用来表示时间点，相当于date和time_duration的组合。可以用time_from_string或from_iso_string解析。（TimeSpan）
ptime now1 = second_clock::local_time(); // 得到本地当前秒精度时间
ptime now2 = microsec_clock::universal_time(); // 得到本地当前微秒精度时间
15. time_period表示两个ptime之间的时间区间。（DateTime）
16. 时间迭代器没有日期迭代器那么多，只有time_iterator一个
17. （boost时间日期库乱、破碎、过度设计）

 第3章 内存管理
1. scoped_ptr类似auto_ptr，但其一旦获得对象的管理权，你就无法再从它那里取回来。该智能指针只希望在本作用域里使用，不希望被转让。auto_ptr有意设计成所有权的自动转让，scoped_ptr有意设计成所有权的无法转让。scoped_ptr和auto_ptr均不能作为容器元素。
2. scoped_array包装的是new[]产生的指针，并调用的是delete[]。往往是用来和C代码保持兼容，一般不推荐使用
3. 无论是编译器还是程序员都很难区分出new[]和new分配的空间，错误的运用delete将导致资源异常
4. 在C++历史上曾经出现过无数的引用计数型智能指针实现，但没有一个比得上boost::shared_ptr，在过去、现在和将来，它都是最好的
5. shared_ptr支持的转型有：static_pointer_cast<T>、const_pointer_cast<T>、dynamic_pointer_cast<T>，返回的结果是shared_ptr，并能保证这些指针的引用计数正确
6. 用shared_ptr可以消除代码中显示的delete，用make_shared、allocate_shared可以消除代码中显示的new
7. 桥接模式(bridge)是一种结构型设计模式，它把类的具体实现细节对用户隐藏起来，以达到类之间的最小耦合关系。在具体编程实践中桥接模式也被称为pimpl或者handle/body惯用法，它可以将头文件的依赖关系降到最小，减少编译时间，而且可以不使用虚函数实现多态
8. get_deleter(shared_ptr<T> const& p)可以获得删除器。shared_ptr的删除器在处理某些特殊资源时非常有用，它使得用户可以定制、扩展shared_ptr的行为，使其不仅仅能够管理内存资源，而是称为一个“万能”的资源管理工具
9. 对应shared_ptr，也有一个shared_array，scoped_array和shared_array均不对operator[]做下标检测
10. weak_ptr是为配合shared_ptr而引入的，更像是shared_ptr的一个助手而不是智能指针，其没有重载operator*和->，不具有普通指针的行为。它最大的作用在于协助shared_ptr工作，像旁观者那样观测资源的使用情况
11. weak_ptr被设计为与shared_ptr共同工作，可以从一个shared_ptr或者另一个weak_ptr对象构造，获得资源的观测权。但weak_ptr没有共享资源，它的构造不会引起指针引用计数的增加。同样，在weak_ptr析构时也不会导致引用计数的减少，它只是一个静静的观察者
12. 获得this指针的shared_ptr，使对象自己能够产生shared_ptr管理自己：class T : public enable_shared_from_this<T>, then shared_ptr shared_from_this().
13. intrusive_ptr是一个侵入式的引用计数型指针。当对内存占用的要求非常严格，或现存代码已经有了引用计数机制时可以考虑。一般情况不推荐使用。
14. pool为固定块大小的类似malloc的原生内存分配器，支持数组式分配，一般情况下不必对分配的内存调用free()。只分配原生内存，不调用构造函数，回收不调用析构函数，最好不要用于对象。
15. singleton_pool和pool接口完全一致，但为单件线程安全，同样要求编译期指定要分配的原生内存块大小
16. object_pool为特定类型的对象池，不支持数组式分配，支持对象分配和对象原生内存分配
17. pool_alloc和fast_pool_allocator是boost提供的两个STL分配器。除非有特别需求，我们应该总使用STL实现自带的内存分配器。使用定制的分配器需要经过仔细的测试，以保证它与容器可以共同工作。
18. 内存管理是C++程序开发中永恒的话题，因为没有GC，小心谨慎的管理内存等系统资源是每一个C++程序员都必须面对的问题

第4章 实用工具
1. private继承自noncopyable可以编译时禁止对象拷贝语法
2. C++静态强类型的优点有时候反而是阻碍程序员生产力的“缺陷”
3. typeof库使用宏模拟了C++0X中的typedef和auto关键字，可以减轻书写繁琐的变量类型声明工作，简化代码。对于用户自定义类型需要手工用宏注册。（语法并没那么好看，不准备使用）
4. optional<T>使用“容器”语义，包装了“可能产生无效值”的对象，实现了“未初始化”的概念（Nullable<T>）
5. optional<T> make_optional(bool condition, T const& v)用来简单构建optional对象，但不能处理optional<T&>的情况。(此乃鸡肋) 
6. optional<string> str(in_place("string就地创建"))，而不需拷贝临时对象，避免大对象的拷贝开销
7. 用于初始化的assign库（仅限于STL标准容器，通过重载“+=”和“,”运算符实现）：
#include <boost/assign.hpp>
using namespace boost;
vector<int> v; v += 1,2,3,4,5,6*6;
set<string> s; s += "cpp", "java";
map<int, string> m; m += make_pair(1, "one"), make_pair(2, "2");
8. assign还支持insert()、push_front()、push_back()（通过重载“()”实现）：
vector<int> v; push_back(v)(1)(2)(3)(4)(5);
list<string> l; push_front(l)("cpp")("java");
set<double> s; insert(s)(3.14)(0.618)(1.732);
map<int, string> m; insert(m)(1, "one")(2, "two");
9. assign也可以将“()”和“,”混用：
vector<int> v;
push_back(v), 1, 2, 3, 4, 5;
push_back(v)(6), 7, 64 / 8, (9), 10;
deque<string> d;
push_front(d)() = "cpp", "java";
10. assign list_of()函数：
vector<int> v = list_of(1)(2)(3);
deque<string> d = (list_of("cpp")("java"));
set<int> s = (list_of(10), 20, 30, 40);
map<int, string> m = list_of(make_pair(1, "one")) (make_pair(2, "two"))
如果需要将括号与逗号混合使用，则要求最外侧加一个括号，否则编译器无法推导
11. assign map_list_of/pair_list_of函数：
map<int, int> m1 = map_list_of(1, 2)(3, 4)(5, 6)
map<int, string> m2 = map_list_of(1, "one")(2, "two")
12. assign tuple_list_of用户初始化元素类型为tuple的容器
13. assign repeat()可以重复生成值，repeat_fun()可以重复无参函数或仿函数，range()则可以从序列中取出部分或全部：
vector<int> v = list_of(1).repeat(3, 2)(3)(4)(5); // v = 1,2,2,2,3,4,5
multiset<int> ms; insert(ms).repeat_fun(5, &ran).repeat(2, 1), 10; // ms = x,x,x,x,x,1,1,10
deque<int> d; push_front(d).range(v.begin(), v.begin() + 5); // d=3,2,2,2,1
14. assign支持8个STL标准容器（vector、string、deque、list、set、multiset、map、multimap），对容器适配器（stack、queue、priority_queue）则需要通过to_adapter()：
stack<int> stk = (list_of(1), 2, 3).to_adapter();
queue<string> q = (list_of("cpp")("java")).repeat(2, "C#").to_adapter();
priority_queue<double> pq = (list_of(1.414), 1.732).to_adapter();
15. assign也支持部分不在STL中的非标准容器slist、hash_map、hash_set，因为其符合标准容器定义，同时也支持大部分boost容器：array、circular_buffer、unordered等
16. assign list_of()嵌套：
vector<vector<int>> v = list_of(list_of(1)(2)) list_of(list_of(3)(4));
v += list_of(5)(6), list_of(7)(8);
17. assign ref_list_of()、cref_list_of()、ptr_push_back()、ptr_list_of()还支持以引用或指针来构造初始化：
int a = 1, b = 2, c = 3;
vector<int> v = ref_list_of<3>(a)(b)(c);
18. boost::swap是对std::swap的增强，并且扩充了对数组的支持：
int a1[10]; std::fill_n(a1, 10, 5);
int a2[10]; std::file_n(a2, 10, 20);
boost::swap(a1, a2);
19. 单件boost::details::pool::singleton_default<T>在main之前进行构造，支持继承或非继承形式（最恨main之前的事情了）
20. 单件boost::serialization::singleton<T>在main之前进行构造，支持继承或非继承形式。继承方式更彻底一些，非继承方式不影响原有代码
21. boost::tribool三态bool，indeterminate(tribool)可判断一个三态bool是否处于不确定状态
22. 选择optional<bool>还是tribool：如果返回值可能是无效的，那么就是optional<bool>，如果返回值总是确定的，但可能无法确定其意义，那么就用tribool（最多自己随手定义个enum状态，为了这点需求需要记住这一堆名称和细节！）
23. using namespace std::rel_ops; 则一旦为类定义了operator==和<，则自动具有!=、>、<=和>=的功能。boost operators库提供了对该功能的增强，使用时只需继承自这些类并提供指定的operator重载即可获得附送的重载：
1. equality_comparable<T>：要求提供==，可自动实现!=，相等语义
2. less_than_comparable<T>：要求提供<，可自动实现>、<=、>=
3. addable<T>：要求提供+=，可自动实现+
4. subtractable<T>：要求提供-=，可自动实现-
5. incrementable<T>：要求提供前置++，可自动实现后置++
6. decrementable<T>：要求提供前置--，可自动实现后置--
7. equivalent<T>：要求提供<，可自动实现==，等价语义
8. totally_ordered：全序概念，组合了equality_comparable和less_than_comparable
9. additive：可加减概念，组合了addable和subtractable
10. multiplicative：可乘除概念，组合了multipliable和diviable
11. arithmetic：算术运算概念，组合了additive和multiplicative
12. unit_stoppable：可步进概念，组合了incrementable和decrementable
13. public dereferenceable<T, P, (B)>：解引用操作符，要求提供operator*，可自动实现operator->。P为operator->返回类型，一般为T*
14. public indexable<T, I, R, (B)>：下标操作符，I为下标类型，要求能够与类型T做加法操作，通常为int；R是operator[]的返回值类型，通常是一个类型的引用。要求提供operator+(T, I)，将自动实现operator[]
1. 如果只关心类的等价语义，那么就用equivalent，如果想要精确的比较两个对象的值，就是用equality_comprable。相等equivalent基于"=="实现，而equality_comprable基于"<"的"!(x<y)&&!(x>y)"实现。
2. 应该总对异常类是用虚继承
3. struct my_exception :
  virtual std::exception,  // 兼容C++标准异常
  virtual boost::exception
{};

typedef boost::error_info<struct tag_err_no, int> err_no;
typedef boost::error_info<struct tag_err_str, string> err_str;

#include <boost/exception/all.hpp>
try { throw my_exception() << err_no(10); }
catch(my_exception& e)
{
    cout << *get_error_info<err_no>(e) << endl;
    cout << e.what() << endl;
    e << err_str("向异常追加信息，还可再次抛出");
    cout << *get_error_info<err_str>(e) << endl;
}
4. 从exception派生的异常定义非常简单，没有实现代码，可以很容易建立起一个适合自己程序的、惊喜完整的异常类体系。只要都是用虚继承，类体系可以任意复杂。
5. boost库预定义的异常类型：
typedef error_info<struct errinfo_api_function_, char const*> errinfo_api_function;
typedef error_info<struct errinfo_at_line_, int> errinfo_at_line;
typedef error_info<struct errinfo_file_handle_, weak_ptr<FILE>> errinfo_file_handle;
typedef error_info<struct errinfo_file_name_, std::string> errinfo_file_name;
typedef error_info<struct errinfo_file_open_mode_, std::string> errinfo_file_open_mode;
typedef error_info<struct errinfo_type_info_name_, std::string> error_info_type_info_name;

typedef error_info<struct throw_function_, char const*> throw_function;
typedef error_info<struct throw_file_, char const*> throw_file;
typedef error_info<struct throw_line_, ine> throw_line;
6. enable_error_info<T>(T& e)，可以将已将存在的任意类型包装为boost异常类型
7. throw_exception(任意异常类型)，可以自动将任意异常类型包装为boost异常，还能保证线程安全
8. diagnostic_information(e)可以得到任意boost异常的字符串内容描述；在catch块中调用current_exception_diagnostic_information()，则不用传参数e。（何必呢，为少写一两个字母反而要记住一个更长的名字）
9. catch块内的异常转型用current_exception_cast<T>()
10. catch块内调current_exception()得到当前异常指针的exception_ptr是线程安全的，rethrow_exception可以重新抛出异常
11. UUID, Universally Unique Identifier, 128bit(16 Byte)，不需要中央认证机构就可以创建全球唯一的标识符。别名GUID
12. 不是所有的警告都可以忽略的，有的警告预示着可能潜在的错误
13. BOOST_BINARY(111 00 1)，可以实现编译器的二进制定义，但不能超过8bit

第5章 字符串与文本处理
1. lexical_cast<T>(X)，可以实现字符串和数值类型之间的转换，但不支持高级格式控制。转换失败将抛出bad_lexical_cast异常。lexical_cast底层用C++流实现，要求目标类型支持operator<<、operator>>、无参构造函数和拷贝构造函数
2. cout << format("%s:%d+%d=%d\n") %"sum" %1 %2 %(1+2); // sum:1+2=3
format fmt("(%1% + %2%) * %2% = %3%\n");
fmt %2 %5;
fmt %((2+5)*5);
cout << fmt.str(); // (2 + 5) * 5 = 35
3. format在提供的参数过多或过少的情况下operator<<或str()都会抛出异常
4. format完全支持printf的格式化选项方式，同时还增加了新的方式：
1. %|spec|%：与printf格式选项功能相同，但两边增加了竖线分隔，可以更好的区分格式化选项有普通字符
2. %N%：标记第N个参数，相当于占位符，不带任何其他的格式化选项
1. format因为做了很多安全检查工作，会比printf慢至少2-5倍
2. format相关的高级功能：
1. basic_format& bind_arg(int argN, const T& val) 把格式化字符串第argN位置的输入参数固定为val，即使调用clear()也保持不变，除非调用clear_bind()或clear_binds()
2. basic_format& clear_bind(int argN) 取消格式化字符串第argN位置的参数绑定
3. basic_format& clear_binds()
4. basic_format& modify_item(int itemN, T manipulator) 设置格式化字符串第itemN位置的格式化选项，manipulator是一个boost::io::group()返回的对象
5. boost::io::group(T1 a1, ..., Var const& var) 是一个最多支持10个参数的模板函数，可以设置IO流操纵器以指定格式或输入参数值
1. string_algo库包括：
1. to_upper, to_lower, starts_with, ends_with, contains, equals, lexicographical_compare
2. all(检测字符串中的所有元素是否满足给定的判断式)
3. 仿函数is_equal, is_less, is_not_greater
4. is_space, is_alnum, is_alpha, is_cntrl, is_digit(十进制数字), is_graph, is_lower, is_print, is_punct(是否是标点符号), is_upper, is_xdigit(字符是否为十六进制数字), is_any_of(字符是否是参数字符序列中的任意数字), if_from_range(字符是否位于指定的区间[c1,c2]内)
5. trim_left、trim_right、trim
6. find_first、find_last、find_nth、find_head、find_tail
7. replace/erase_first、replace/erase_last、replace/erase_nth、replace/erase_all、replace/erase_head、replace/erase_tail
8. find_all、split、find_iterator、split_iterator、join
1. tokenizer类似string_algo::split，为更专业的token划分工具。tokenizer库提供预定义好的四个分词对象：
1. char_delimiter_separator：使用标点符号分词，是默认的分词函数对象。已被声明废弃
2. char_separator：支持一个字符集合作为分隔符，默认行为与char_delimiter_separator类似
3. escaped_list_separator：用于CSV格式的分词
4. offset_separator：使用偏移量来分词
2. xpressive，类似boost.regex的正则表达式解析器，同时还是一个类似于boost.spirit的语法分析器，并且将这两种完全不相交的文本处理方式完美的融合在了一起
3. xpressive使用regex_token_iterator<>提供了强大的分词迭代器

第6章 正确性测试
1. 测试对于软件开发是非常重要的，程序员——尤其是C++程序员更应该认识到这一点
2. BOOST_ASSERT宏类似于assert宏，提供运行时断言，但功能有所增强。可以通过BOOST_DISABLE_ASSERTS来关闭。当定义BOOST_ENABLE_ASSERT_HANDLER后，断言触发时将会调用boost::assertion_failed回调
3. BOOST_VERIFY类似BOOST_ASSERT，但断言表达式一定会被求值，Release下仍然会失效（放弃BOOST_VERIFY）
4. BOOST_STATIC_ASSERT，编译时断言。可以出现在程序的任何位置，而不一定只在函数域内
5. 测试用例是一个包含多个测试断言的函数，它是可以被独立执行测试的最小单元，各个测试用例之间是无关的，发生的错误不会影响到其他测试用例

第7章 容器与数据结构
1. array是的C原生数组的STL接口包装
2. std::vector<bool>是vector对bool的特化，内部保存的实际为bit，支持动态长度。std::bitset大小固定，但支持更多的位运算
3. boost.dynamic_bitset类似std::vector<bool>可以动态长度，同时提供了丰富的位运算。dynamic_bitset还支持集合相关操作
4. 哈希容器：boost::unordered_map、boost::unordered_set、boost::unordered_multimap、boost::unordered_multiset
5. boost::bimap，双向映射容器，提供left、right两个试图。支持的集合类型有：set_of、multiset_of、unordered_set_of、unordered_multiset_of、list_of、vector_of、unconstrained_set_of
6. bimap的左右视图还可以通过标签访问：
bimap<tagged<int, struct id>, tagged<string, struct name>> bm;
bm.by<id>().insert(make_pair(1, "C++")); // 相当于使用左视图
bm.by<name>().insert(make_pair("java", 2)); // 相当于使用右视图
7. circular_buffer<T>为大小固定的循环缓冲区，circular_buffer_space_optimized<T>类似circular_buffer<T>但只在确实需要时才分配内存，并且当容器内元素减少时自动释放内存
8. tuple是固定数目非同质元素容器。tuple是std::pair的泛化，可以从函数返回任意数量的值，也可以代替struct组合数据
9. 和std::make_pair对应，也有个make_tuple用来简化tuple的创建
10. tie()可以生成一个元素类型全是引用的tuple，相当于make_tuple(ref(a), ref(b), ...)，可以用于左值，通常用来接收返回tuple或pair函数的返回值，可以看成是对tuple的解包
11. element<N, T>::type可以给出T中第N个元素的类型，length<T>::value可以给出T的元素数量
12. any能够容纳任意类型，可以用any_cast<T>(a)类型安全的取出any中的值（让人联想到Ogre::Any）
13. any可以持有原始指针，但这样的用法很不安全，会导致内存泄露。应该使用智能指针包装原始指针，这样在any析构时智能指针会自动的调用delete，从而安全的释放资源
14. 如果希望一种数据结构具有tuple那样的容纳任意类型的能力，又可以在运行时动态变化大小，那么就可以用any作为元素类型搭配容器
15. variant是对C/C++中union概念的增强和扩展。varinat是有界类型，元素类型范围由用户指定，any是无界类型，可以容纳任意类型
16. multi_array<int, 3>，相当于int ma[X][Y][Z]的多维数组。multi_array没有异常机制来处理错误，保证数组范围不越界是库用户自己的责任
17. property_tree是一个保存了多个属性值的树形数据结构，可以用类似路径的简单方式访问任意节点的树形，而且每个节点都可以用类似STL的风格遍历子节点。property_tree特别适合于应用程序的配置数据处理，可以解析xml、ini、json和info四种格式的文本数据，使用它能减轻自己开发配置管理的工作。

第8章 算法
1. boost foreach库提供BOOST_FOREACH和BOOST_REVERSE_FOREACH来实现对容器的正向和反向遍历
2. minmax(a, b)可在一次处理中同时获得最大最小值，执行效率上有很大提高（有提前优化的感觉了）
3. minmax_element算法族可以得到迭代器区间内的最大最小值

第9章 数学与数字
1. 从纯数学的角度看，程序也不过是一个非常大的整数而已
2. integer_traits : public std::numeric_limits，提供各种整数类型的编译期最大最小值
3. <boost/cstdint.hpp>基于C99标准中的<stdint.h>，定义了各种标准的整数
4. <boost/integer.hpp>与<boost/cstdint.hpp>功能类似，用模板类而不是typedef提供各种整数类型定义
5. boost.rational表示有理数（分数），rational_cast<R>可以将有理数转换为普通数字
6. 最大公约数gcd()；最小公倍数lcm()
7. crc_optimal以字节为单位的快速CRC计算，实际常用的是crc_32_type的预定义算法
8. boost random库提供了26个伪随机数发生器
9. random库提供的随机数分布器：
1. uniform_smallint：在小整数域内的均匀分布
2. uniform_int：在整数域上的均匀分布
3. uniform_01：在区间[0,1]上的实数连续均匀分布
4. uniform_real：在区间[min,max]上的实数连续均匀分布
5. bernoulli_distribution：伯努利分布
6. binomial_distribution：二项分布
7. cauchy_distribution：柯西（洛伦兹）分布
8. gamma_distribution：伽马分布
9. poisson_distribution：泊松分布
10. geometric_distribution：几何分布
11. triangle_distribution：三角分布
12. exponential_distribution：指数分布
13. normal_distribution：正态分布
14. lognormal_distribution：对数正态分布
15. uniform_on_sphere：球面均匀分布
1. variate_generator<Engine, Distribution>变量发生器，用于组合随机数发生器和分布器
2. 真随机数无法用纯软件产生，因为计算机本身是个确定的有限状态自动机

第10章 操作系统相关
1. io_state_savers库可以简化恢复流状态的工作，它能够保存流的当前状态，自动恢复流的状态或者由程序员控制恢复的时机
1. 基本的标准属性保存器：ios_flags_saver、ios_width_saver
2. 增强的标准属性保存器：ios_iostate_saver、ios_rdbuf_saver
3. 自定义的属性保存器：ios_iword_saver、ios_pword_saver
4. 组合的属性保存器：ios_all_saver
1. system库使用轻量级的对象封装了操作系统底层的错误代码和错误信息，使调用操作系统功能的程序可以被很容易的移植到其他操作系统
filesystem库中的path和wpath提供了文件路径相关的很多实用操作（类似Path）
2. portable_posix_name()和windows_name()分别检测文教案名字符串是否符合POSIX和Windows规范。Windows的文件名可以字符范围比POSIX的大。
3. native()判断文件名是否符合本地文件系统命名规则
4. 为了程序的健壮性，应总使用try-catch来保护文件访问代码
5. directory_iterator和wdirectory_iterator提供了迭代一个目录下所有文件的功能
6. recursive_directory_iterator和wrecursive_directory_iterator提供递归遍历目录功能
7. program_options库提供了强大的命令行参数处理功能，它不仅能够分析命令行，也能够从配置文件甚至环境变量中获取参数，实现了非常完善的程序配置选项处理功能
8. #include <boost/prog