Boost (C++函數庫)

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。

為了要確保函式庫的效率與彈性，Boost廣泛的使用C++模板功能。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smart_ptr這種類通用函式庫，到boost-filesystem這種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，例如MPL。

## 內容

- 演演算法
- 並行計算
- thread - 執行緒
- context - 使用者層級上下文交換
- 容器
- array - STL的陣列容器
- Boost Graph Library (BGL) - 通用的圖容器，組件和算法
- multi-array - N維陣列
- multi-index containers - 多索引容器
- pointer containers - 指針容器
- property map - 屬性Map
- variant - 安全的，基於泛型的，支持訪問者模式的聯合
- fusion - 基於tuple的容器和算法集合
- 正當性與測試
- concept check - 檢查模板參數是否滿足模板的要求
- static assert - 編譯期的斷言檢查
- Boost Test Library - C++ 單元測試框架
- 資料結構
- dynamic_bitset - `std::bitset-`的動態轉型
- 仿函式與高階函式（含無名関數）
- bind and mem_fn - 函式的綁定
- function - 函式。
- functional - C++標準函式之強化。包含以下的內容。
- function object traits
- negators
- binders
- adapters for pointers to functions
- adapters for pointers to member functions
- hash - C++ Technical Report 1（TR1）定義的雜湊表
- lambda - λ演算的實作
- ref - 標準C++參照（call by reference）的加強、特別強化與函式的呼叫
- result_of - 函式型別與回傳值
- signals2 - 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
- operators
- tokenizer
- 數學和計算
- 記憶體（memory）
- pool - 記憶體池，boost提供4種記憶體池模型供使用：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 - 以下是utility類型的定義。
- base from member idiom -
- checked delete - 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 -
- noncopyable - 把copy constructor和assign operaotr 宣告為private，不加以實現
- addressof - 用於獲得變量的地址
- result_of - 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 - 文字格式化，類似printf
- iostreams - 新式iostream的補強
- regex - 正規表示法（Regular expression）
- Spirit Parser Framework - 根據EBNF規則對文件進行分析
- string algorithms - 文字列演演算法
- tokenizer - 把字串序列分解成一系列標記（tokens）
- wave -
- 模板元編程（Template Metaprogramming）
- mpl - 模板元編程框架
- static assert - 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。

```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;
}
```

### 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 演演算法來產生隨機

```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();
}
```

更詳細的說明請參閱 Boost 隨機數庫。

### 多執行緒 – Boost.Thread

範例碼演示建立執行緒：

```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

## 外部連結

- Boost 官方網站
- Smart Pointers to boost your code
- Building Boost libraries
- Boost 中文翻譯 在線閱讀

## 基本資料

- 日語原文：Boost C++ Libraries
- 軟體版本週期：1.80.0
- 類型：函式庫
- 許可協議：Boost許可證