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、weeks9. 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_day12. 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/nannoseconds13. duration_from_string可以从字符串解析time_duration14. 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、const_pointer_cast、dynamic_pointer_cast，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new7. 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 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, 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）5. optional make_optional(bool condition, T const& v)用来简单构建optional对象，但不能处理optional的情况。(此乃鸡肋)6. optional 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 using namespace boost;vector v; v += 1,2,3,4,5,6*6;set s; s += cpp, java;map 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 v; push_back(v)(1)(2)(3)(4)(5);list l; push_front(l)(cpp)(java);set s; insert(s)(3.14)(0.618)(1.732);map m; insert(m)(1, one)(2, two);9. assign也可以将“()”和“,”混用：vector v;push_back(v), 1, 2, 3, 4, 5;push_back(v)(6), 7, 64 / 8, (9), 10;deque d;push_front(d)() = cpp, java;10. assign list_of()函数：vector v = list_of(1)(2)(3);deque d = (list_of(cpp)(java);set s = (list_of(10), 20, 30, 40);map 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 m1 = map_list_of(1, 2)(3, 4)(5, 6)map 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 v = list_of(1).repeat(3, 2)(3)(4)(5); / v = 1,2,2,2,3,4,5multiset ms; insert(ms).repeat_fun(5, &ran).repeat(2, 1), 10; / ms = x,x,x,x,x,1,1,10deque d; push_front(d).range(v.begin(), v.begin() + 5); / d=3,2,2,2,114. 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 stk = (list_of(1), 2, 3).to_adapter();queue q = (list_of(cpp)(java).repeat(2, C#).to_adapter();priority_queue 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：vectorvector 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 v = ref_list_of(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 a110; std:fill_n(a1, 10, 5);int a210; std:file_n(a2, 10, 20);boost:swap(a1, a2);19. 单件boost:details:pool:singleton_default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还是tribool：如果返回值可能是无效的，那么就是optional，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、=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：要求提供=，可自动实现!=，相等语义2. less_than_comparable：要求提供、=3. addable：要求提供+=，可自动实现+4. subtractable：要求提供-=，可自动实现-5. incrementable：要求提供前置+，可自动实现后置+6. decrementable：要求提供前置-，可自动实现后置-7. equivalent：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_comparable9. additive：可加减概念，组合了addable和subtractable10. multiplicative：可乘除概念，组合了multipliable和diviable11. arithmetic：算术运算概念，组合了additive和multiplicative12. unit_stoppable：可步进概念，组合了incrementable和decrementable13. public dereferenceable：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：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operator1. 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!(xy)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 err_no;typedef boost:error_info err_str;#include try throw my_exception() err_no(10); catch(my_exception& e) cout *get_error_info(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(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 errinfo_api_function;typedef error_info errinfo_at_line;typedef error_infostruct errinfo_file_handle_, weak_ptr errinfo_file_handle;typedef error_info errinfo_file_name;typedef error_info errinfo_file_open_mode;typedef error_info error_info_type_info_name;typedef error_info throw_function;typedef error_info throw_file;typedef error_info throw_line;6. enable_error_info(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()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GUID12. 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(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、无参构造函数和拷贝构造函数2. cout format(%s:%d+%d=%dn) %sum %1 %2 %(1+2); / sum:1+2=3format fmt(%1%+%2%) *%2%=%3%n);fmt %2 %5;fmt %(2+5)*5);cout fmt.str(); / (2 + 5) * 5 = 353. 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_compare2. 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_greater4. 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、trim6. find_first、find_last、find_nth、find_head、find_tail7. replace/erase_first、replace/erase_last、replace/erase_nth、replace/erase_all、replace/erase_head、replace/erase_tail8. find_all、split、find_iterator、split_iterator、join1. 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_multiset5. 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_of6. bimap的左右视图还可以通过标签访问：bimaptagged, tagged bm;bm.by().insert(make_pair(1, C+); / 相当于使用左视图bm.by().insert(make_pair(java, 2); / 相当于使用右视图7. circular_buffer为大小固定的循环缓冲区，circular_buffer_space_optimized类似circular_buffer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:type可以给出T中第N个元素的类型，length: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(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，相当于int maXYZ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. 基于C99标准中的，定义了各种标准的整数4. 与功能类似，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_saver2. 增强的标准属性保存器：ios_iostate_saver、ios_rdbuf_saver3. 自定义的属性保存器：ios_iword_saver、ios_pword_saver4. 组合的属性保存器：ios_all_saver1. 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