Boost (C++函数库)

Boost C++ 函式库（Libraries）是一组扩充C++功能的经过同行评审（Peer-reviewed）且开放源码程式库。大多数的函式为了能够以开放源码或者封闭专案的方式运作，而授权于Boost软件授权条款（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函式库成为C++的TR1标准之一。

为了要确保函式库的效率与弹性，Boost广泛的使用C++模板功能。而它是针对各式领域的C++使用者与应用领域（Application Domain）上，包含的函式库类别从smart_ptr这种类通用函式库，到boost-filesystem这种档案系统的操作系统抽象层，甚至能够利用Boost来开发额外的函式库或是给进阶的C++使用者利用，例如MPL。

## 内容

- 算法
- 并行计算
- thread - 执行绪
- context - 用户层级上下文交换
- 容器
- array - STL的数组容器
- Boost Graph Library (BGL) - 通用的图容器，组件和算法
- multi-array - N维数组
- multi-index containers - 多索引容器
- pointer containers - 指针容器
- property map - 属性Map
- variant - 安全的，基于泛型的，支持访问者模式的联合
- fusion - 基于tuple的容器和算法集合
- 正当性与测试
- concept check - 检查模板参数是否满足模板的要求
- static assert - 编译期的断言检查
- Boost Test Library - C++ 单元测试框架
- 资料结构
- dynamic_bitset - `std::bitset-`的动态转型
- 仿函式与高阶函式（含无名関数）
- bind and mem_fn - 函式的绑定
- function - 函式。
- functional - C++标准函式之强化。包含以下的内容。
- function object traits
- negators
- binders
- adapters for pointers to functions
- adapters for pointers to member functions
- hash - C++ Technical Report 1（TR1）定义的杂凑表
- lambda - λ演算的实作
- ref - 标准C++参照（call by reference）的加强、特别强化与函式的呼叫
- result_of - 函式型别与回传值
- signals2 - 信号和槽回调的实现托管
- 泛型
- 图
- I/O
- 语言之间的支援（Python用）
- 迭代器
- iterators
- operators
- tokenizer
- 数学和计算
- 内存（memory）
- pool - 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 - 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 - 以下是utility类型的定义。
- base from member idiom -
- checked delete - 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 -
- noncopyable - 把copy constructor和assign operaotr 宣告为private，不加以实现
- addressof - 用于获得变量的地址
- result_of - 指涉函式回返型别
- 序列化
- 语法分析器
- 预处理元编程
- 字串与文字处理（正规表示式等）
- lexical_cast - lexical_cast 类别模板
- format - 文字格式化，类似printf
- iostreams - 新式iostream的补强
- regex - 正规表示法（Regular expression）
- Spirit Parser Framework - 根据EBNF规则对文件进行分析
- string algorithms - 文字列算法
- tokenizer - 把字串序列分解成一系列标记（tokens）
- wave -
- 模板元编程（Template Metaprogramming）
- mpl - 模板元编程框架
- static assert - 静态断言
- type traits - 型别的基本属性的模板
- 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。

```cpp
 
#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

```cpp
#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。

### 多执行绪 – Boost.Thread

范例码演示建立执行绪：

```cpp
#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 in Dr. Dobb's Journal. (2002)
- Boost.Threads API reference。
- threadpool library based on Boost.Thread

## 外部链接

- Boost 官方网站
- Smart Pointers to boost your code
- Building Boost libraries
- Boost 中文翻译 在线阅读

## 基本资料

- 日语原文：Boost C++ Libraries
- 软件版本周期：1.80.0
- 类型：函式库
- 许可协议：Boost许可证