正规的佛山网站建设,公司网站空间怎么续费,手机网站域名怎么解析,用wps网站栏目做树形结构图C确实很复杂#xff0c;神一样的0x不知道能否使C变得纯粹和干爽#xff1f; boost很复杂#xff0c;感觉某些地方有过度设计和太过于就事论事的嫌疑#xff0c;对实际开发工作的考虑太过于理想化。学习boost本身就是一个复杂度#xff0c;有魄力在项目中广泛采用boost复杂… C确实很复杂神一样的0x不知道能否使C变得纯粹和干爽 boost很复杂感觉某些地方有过度设计和太过于就事论事的嫌疑对实际开发工作的考虑太过于理想化。学习boost本身就是一个复杂度有魄力在项目中广泛采用boost复杂度会再加一层抓狂的编译时间井喷式的编译错误运行时崩溃后的咒语式堆栈…… 其中好的东西还是值得用的但凡事有个度。如果将应用做到boost这个级别了要么你很牛要么你在装。 用不用看看还是有好处的。建议中高级以上C程序员了解boost。 第1章 Boost程序库总论使用Boost将大大增强C的功能和表现力 第2章 时间与日期
timer提供毫秒级的计时精度内部是通过std::clock取时间的progress_timer自动打印某生命周期的执行时间原则上程序库的代码是不应该被用户修改的progress_display可以在控制台上显示程序的执行进度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DateTimeday_clock是精度到天的时钟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、weeksdate_period表示两个date之间的日期区间精度到天的TimeSpandate_iterator、week_iterator、month_iterator和year_iterator是时间的迭代器boost::greorian::gregorian_calendar中有实用静态方法is_leap_year、end_of_month_daytime_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/nannosecondsduration_from_string可以从字符串解析time_durationptime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time_period表示两个ptime之间的时间区间。DateTime时间迭代器没有日期迭代器那么多只有time_iterator一个boost时间日期库乱、破碎、过度设计 第3章 内存管理
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。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shared_ptr支持的转型有static_pointer_castT、const_pointer_castT、dynamic_pointer_castT返回的结果是shared_ptr并能保证这些指针的引用计数正确用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get_deleter(shared_ptrT 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”的资源管理工具对应shared_ptr也有一个shared_arrayscoped_array和shared_array均不对operator[]做下标检测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_thisT, then shared_ptr shared_from_this().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。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。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。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
private继承自noncopyable可以编译时禁止对象拷贝语法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”typeof库使用宏模拟了C0X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optionalT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NullableToptionalT make_optional(bool condition, T const v)用来简单构建optional对象但不能处理optionalT的情况。(此乃鸡肋) optionalstring 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; vectorint v; v 1,2,3,4,5,6*6; setstring s; s cpp, java; mapint, string m; m make_pair(1, one), make_pair(2, 2);assign还支持insert()、push_front()、push_back()通过重载“()”实现 vectorint v; push_back(v)(1)(2)(3)(4)(5); liststring l; push_front(l)(cpp)(java); setdouble s; insert(s)(3.14)(0.618)(1.732); mapint, string m; insert(m)(1, one)(2, two);assign也可以将“()”和“,”混用 vectorint v; push_back(v), 1, 2, 3, 4, 5; push_back(v)(6), 7, 64 / 8, (9), 10; dequestring d; push_front(d)() cpp, java;assign list_of()函数 vectorint v list_of(1)(2)(3); dequestring d (list_of(cpp)(java)); setint s (list_of(10), 20, 30, 40); mapint, 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assign map_list_of/pair_list_of函数 mapint, int m1 map_list_of(1, 2)(3, 4)(5, 6) mapint, string m2 map_list_of(1, one)(2, two)assign tuple_list_of用户初始化元素类型为tuple的容器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 vectorint v list_of(1).repeat(3, 2)(3)(4)(5); // v 1,2,2,2,3,4,5 multisetint ms; insert(ms).repeat_fun(5, ran).repeat(2, 1), 10; // ms x,x,x,x,x,1,1,10 dequeint d; push_front(d).range(v.begin(), v.begin() 5); // d3,2,2,2,1assign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() stackint stk (list_of(1), 2, 3).to_adapter(); queuestring q (list_of(cpp)(java)).repeat(2, C#).to_adapter(); priority_queuedouble pq (list_of(1.414), 1.732).to_adapter();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assign list_of()嵌套 vectorvectorint v list_of(list_of(1)(2)) list_of(list_of(3)(4)); v list_of(5)(6), list_of(7)(8);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; vectorint v ref_list_of3(a)(b)(c);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);单件boost::details::pool::singleton_defaultT在main之前进行构造支持继承或非继承形式最恨main之前的事情了单件boost::serialization::singletonT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boost::tribool三态boolindeterminate(tribool)可判断一个三态bool是否处于不确定状态选择optionalbool还是tribool如果返回值可能是无效的那么就是optionalbool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 equality_comparableT要求提供可自动实现!相等语义less_than_comparableT要求提供可自动实现、、addableT要求提供可自动实现subtractableT要求提供-可自动实现-incrementableT要求提供前置可自动实现后置decrementableT要求提供前置--可自动实现后置--equivalentT要求提供可自动实现等价语义totally_ordered全序概念组合了equality_comparable和less_than_comparableadditive可加减概念组合了addable和subtractablemultiplicative可乘除概念组合了multipliable和diviablearithmetic算术运算概念组合了additive和multiplicativeunit_stoppable可步进概念组合了incrementable和decrementablepublic dereferenceableT, 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*public indexableT, 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intR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[] 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)!(xy)实现。应该总对异常类是用虚继承struct my_exception : virtual std::exception, // 兼容C标准异常 virtual boost::exception {}; typedef boost::error_infostruct tag_err_no, int err_no; typedef boost::error_infostruct 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_infoerr_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_infoerr_str(e) endl; }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。boost库预定义的异常类型 typedef error_infostruct errinfo_api_function_, char const* errinfo_api_function; typedef error_infostruct errinfo_at_line_, int errinfo_at_line; typedef error_infostruct errinfo_file_handle_, weak_ptrFILE errinfo_file_handle; typedef error_infostruct errinfo_file_name_, std::string errinfo_file_name; typedef error_infostruct errinfo_file_open_mode_, std::string errinfo_file_open_mode; typedef error_infostruct errinfo_type_info_name_, std::string error_info_type_info_name; typedef error_infostruct throw_function_, char const* throw_function; typedef error_infostruct throw_file_, char const* throw_file; typedef error_infostruct throw_line_, ine throw_line;enable_error_infoT(T e)可以将已将存在的任意类型包装为boost异常类型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catch块内的异常转型用current_exception_castT()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lexical_castT(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cout format(%s:%d%d%d\n) %sum %1 %2 %(12); // sum:123 format fmt((%1% %2%) * %2% %3%\n); fmt %2 %5; fmt %((25)*5); cout fmt.str(); // (2 5) * 5 35format在提供的参数过多或过少的情况下operator或str()都会抛出异常format完全支持printf的格式化选项方式同时还增加了新的方式 %|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%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 format因为做了很多安全检查工作会比printf慢至少2-5倍format相关的高级功能 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()basic_format clear_bind(int argN) 取消格式化字符串第argN位置的参数绑定basic_format clear_binds()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 string_algo库包括 to_upper, to_lower, starts_with, ends_with, contains, equals, lexicographical_compareall(检测字符串中的所有元素是否满足给定的判断式)仿函数is_equal, is_less, is_not_greateris_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)trim_left、trim_right、trimfind_first、find_last、find_nth、find_head、find_tailreplace/erase_first、replace/erase_last、replace/erase_nth、replace/erase_all、replace/erase_head、replace/erase_tailfind_all、split、find_iterator、split_iterator、join 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 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escaped_list_separator用于CSV格式的分词offset_separator使用偏移量来分词 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_VERIFYBOOST_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
array是的C原生数组的STL接口包装std::vectorbool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boost.dynamic_bitset类似std::vectorbool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哈希容器boost::unordered_map、boost::unordered_set、boost::unordered_multimap、boost::unordered_multisetboost::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_ofbimap的左右视图还可以通过标签访问 bimaptaggedint, struct id, taggedstring, struct name bm; bm.byid().insert(make_pair(1, C)); // 相当于使用左视图 bm.byname().insert(make_pair(java, 2)); // 相当于使用右视图circular_bufferT为大小固定的循环缓冲区circular_buffer_space_optimizedT类似circular_bufferT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组合数据和std::make_pair对应也有个make_tuple用来简化tuple的创建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elementN, T::type可以给出T中第N个元素的类型lengthT::value可以给出T的元素数量any能够容纳任意类型可以用any_castT(a)类型安全的取出any中的值让人联想到Ogre::Anyany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multi_arrayint, 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
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
从纯数学的角度看程序也不过是一个非常大的整数而已integer_traits : public std::numeric_limits提供各种整数类型的编译期最大最小值boost/cstdint.hpp基于C99标准中的stdint.h定义了各种标准的整数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boost.rational表示有理数分数rational_castR可以将有理数转换为普通数字最大公约数gcd()最小公倍数lcm()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boost random库提供了26个伪随机数发生器random库提供的随机数分布器 uniform_smallint在小整数域内的均匀分布uniform_int在整数域上的均匀分布uniform_01在区间[0,1]上的实数连续均匀分布uniform_real在区间[min,max]上的实数连续均匀分布bernoulli_distribution伯努利分布binomial_distribution二项分布cauchy_distribution柯西洛伦兹分布gamma_distribution伽马分布poisson_distribution泊松分布geometric_distribution几何分布triangle_distribution三角分布exponential_distribution指数分布normal_distribution正态分布lognormal_distribution对数正态分布uniform_on_sphere球面均匀分布 variate_generatorEngine, Distribution变量发生器用于组合随机数发生器和分布器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
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 基本的标准属性保存器ios_flags_saver、ios_width_saver增强的标准属性保存器ios_iostate_saver、ios_rdbuf_saver自定义的属性保存器ios_iword_saver、ios_pword_saver组合的属性保存器ios_all_saver 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Pathportable_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。native()判断文件名是否符合本地文件系统命名规则为了程序的健壮性应总使用try-catch来保护文件访问代码directory_iterator和wdirectory_iterator提供了迭代一个目录下所有文件的功能recursive_directory_iterator和wrecursive_directory_iterator提供递归遍历目录功能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#include boost/program_options.hpp using namespace boost::program_options; int main(int argc, char* argv[]) { options_description opts(demo options); opts.add_options() (help, just a help info) (filename, valuestring(), to find a file); variables_map vm; store(parse_command_line(argc, argv, opts), vm); // 解析完成实现选项处理逻辑 if(vm.count(help)) { cout opts endl; return 0; } if(vm.count(filename)) { cout find vm[filename].asstring() endl; } if(vm.size() 0) { cout no options endl; } }program_options库的解析程序选项功能由三个基本组件构成分别是选项描述器、分析器和存储器。选项描述其定义选项及选项的值分析器依据选项描述器的定义解析命令行或数据文件存储器则把分析器的结果保存起来以供使用 第11章 函数与回调result_ofFunc(T1, T2)::type确定一个调用表达式的返回类型是实现泛型库的底层基本构件ref()和cref()可以包装对象的引用在传递参数时消除对象拷贝的代价或者将不可拷贝的对象变为可以拷贝bind是对标准库bind1st、bind2nd的泛化和增强可以适配任意的可调用对象。bind第一个参数必须是一个可调用对象包括函数、函数指针、函数对象和成员函数指针bind也可以绑定到public成员变量用法与绑定成员函数类似只需要把成员变量名像一个成员函数一样去使用bind绑定到仿函数时要求仿函数typedef xxx result_type;否则就只能用bindxxx(functor())的形式bind重载了比较操作符和逻辑非操作符可以把多个bind绑定式组合起来形成一个复杂的逻辑表达式配合标准库算法可以实现语法简单但语义复杂的操作 using namespace boost::assign; typedef rationalint ri; // 有理数类 vectorri v list_of((ri(1, 2)) (ri(3, 4)) (ri(5, 6))); // 初始化 // 删除所有分子为1的有理数 remove_if(v.begin(), b.end(), bind(ri::numerator, _1) 1); assert(v[0].numerator() 3); // 有理数1/2被删除 // 使用find_if算法查找分子是1的有理数不不存在 assert(find_if(v.begin(), b.end(), bind(ri::numerator, _1) 1) v.end()); // 查找分子大于3且分母小于8的有理数 BOOST_AUTO(pos, find_if(v.begin(), b.end(), bind(ri::numerator, _1) 3 bind(ri::denominator, _1) 8)); cout *pos endl; // 输出5/6变长参数函数、__stdcall、__fastcall、extern C等函数bind时需要显式指定返回值类型才行function是一个函数对象的“容器”概念上像是C/C中的函数指针类型的泛化是一种“智能函数指针”调用空的function将抛出bad_function_call异常最好在使用前通过empty()来测试有效性与原始的函数指针相比function对象的体积要稍微大一点3个指针的大小速度要稍微慢一点10%左右的性能差距但这与它带给程序的巨大好处相比是无足轻重的signals2基于boost中的另一个库signals实现了线程安全的观察者模式。在signals2库中观察者模式被称为信号/插槽(sinals and slots)它是一种函数回调机制一个信号关联了多个插槽当信号发出时所有关联它的插槽都会被调用signal是不可拷贝的如果把signal作为自定义类的成员变量那么自定义类也将是不可拷贝的除非用shared_ptr来包装signal.connection()连接插槽时会返回一个connection对象可以用来管理信号和插槽之间的连接关系signal2库使用slot类提供了自动连接管理的功能能够自动跟踪插槽的生命周期但插槽失效时会自动断开连接较之signalssignals2具有线程安全能够用于多线程环境而且不需要编译就可以使用 第12章 并发编程
thread库提供的互斥量 mutex独占式互斥量timed_mutex提供超时锁定功能的独占式互斥量recursive_mutex递归式互斥量可以多次锁定相应的也要多次解锁recursive_timed_mutex提供超时锁定功能的递归式互斥量shared_mutexmultiple-reader/single-writer型的共享互斥量读写锁 scoped_lock和scoped_try_lock可以在退出作用域时确保unlock的调用boost/detail/atomic_count.hpp提供了一个原子计数器——atomic_count使用long进行线程安全的递增递减计数信号量condition_variable_any和condition_variablethread_group提供一个简单的线程池可以对一组线程统一操作thread库使用future范式提供异步操作线程返回值的方法因为这个返回值在线程开始执行时开始不可用的是一个“未来”的“期望值”所以被称为future期货。future使用packaged_task和promise两个模板类来包装异步调用用unique_future和shared_future来获取异步调用的结果 int fab(int n) // 递归计算斐波那契数列 { if(n 0 || n 1) return 1; return fab(n - 1) fab(n - 2); } int main() { packaged_taskint pt(bind(fab, 10)); // 声明packaged_task对象用模板参数指明返回值的类型packaged_task只接受无参函数因此需要使用bind unique_futureint uf pt.get_future(); // 声明unique_future对象接受packaged_task的future值同样要用模板参数指明返回值类型 thread(boost::move(pt)); // 启动线程计算必须使用boost::move()来转移packaged_task对象因为packaged_task是不可拷贝的 uf.wait(); // unique_future等待计算结果 assert(uf.is_ready() uf.has_value()); cout uf.get() endl; // 输出计算结果89 }为了支持多个future对象的使用future还提供wait_for_any()和wait_for_all()两个自由函数他们可以阻塞等待多个future对象知道任意一个或者所有future对象都可用is_ready()packaged_task通过包装函数获得异步调用返回值而promise通过包装函数输出参数获得返回值。在线程中用set_value()设置promise返回值用get_future()获得值 void fab2(int n, promiseint* p) { p-set_value(fab(n)); } int main() { promiseint p; // promise变量 unique_futureint uf p.get_future(); // 赋值future对象 thread(fab2, 10, p); // 启动计算线程 uf.wait(); // 等待future计算结果 cout uf.get() endl; }thread库提供了两个自由函数lock()和try_lock()可以一次锁定多个互斥量并且不会出现死锁 lock(mu1, mu2); ...; mu1.unlock(); // 逐个解锁 mu2.unlock();多线程仅执行一次初始化需要使用一个once_flag对象并把它初始化为BOOST_ONCE_INIT然后使用call_once()来调用初始化函数完成仅执行一次的初始化 once_flag of BOOST_ONCE_INIT; // 一次初始化标志 void call_func() { call_once(of, init_count); } // 执行一次初始化 int main() { (thread(call_func)); // 必须用括号括住临时对象否则编译器会认为这是个空thread对象声明 (thread(call_func)); this_thead::sleep(posix_time::seconds(1)); // 等待1秒钟 }barrier护栏可用于多个线程同步当线程执行到barrier时必须等待直到所有的线程都达到这个点时才能继续执行。thread_specific_ptr实现可移植的线程本地存储机制(thread local storage, TLS)或线程专有存储(thread specific storage, TSS)可以简化多线程应用提高性能 void printing() { thread_specific_ptrint pi; // 线程本地存储一个整数 pi.reset(new int()); // 直接用reset()函数赋值 (*pi); // 递增 mutex::scoped_lock lock(io_mu); // 锁定io流操作 cout thread v *pi endl; }this_thread名字空间下提供了at_thread_exit(func)允许注册一个线程结束回调无论线程是否被中断。但线程意外终止的情况下该回调不会被执行promise和packaged_task都支持回调函数可以让future延后在需要的时候获得值而不必主动启动线程计算asio库基于OS提供的异步机制采用前摄器设计模式Proactor实现了可移植的异步或同步IO操作而且并不要求使用多线程和锁。目前asio主要关注与网络通信方面支持TCP、ICMP、UDP等网络通信协议还支持串口读写、定时器、SSL等功能。asio是一个很好的富有弹性的框架可以扩展到其他有异步操作需要的领域。asio库基于前摄器模式Proactor封装了OS的select、poll/epoll、kqueue、overlapped I/O等机制实现了异步IO模型。它的核心类是io_service相当于前摄器模式中的Proactor角色asio的任何操作都需要有io_service的参数与。 在同步模式下程序发起一个IO操作向io_service提交请求io_service把操作转交给OS同步的等待。当IO操作完成时OS通知io_service然后io_service再把结果发回给程序完成整个同步流程。异步模式下程序出了要发起IO操作还要定义一个用于回调的完成处理函数。io_service同样把IO操作转交给操作系统执行但它不同步等待而是立即返回。调用io_service的run()成员函数可以等待异步操作完成当异步操作完成时io_service从OS获取操作结果调用完成处理函数asio不直接使用OS提供的线程而是定义了strand以保证在多线程环境中无需使用互斥量。io_service::strand::wrap()可以包装一个函数在strand中执行asio提供了mutable_buffer和const_buffer两种可安全用于异步读写的缓冲区 ip::address表示IP地址可以同时支持ipv4和ipv6两种地址ip::tcp::endpoint表示ip地址和端口号同步socket示例 Server int main() { try { cout server start endl; io_service ios; // asio程序必需的io_service对象 ip::tcp::acceptor acceptor(ios, ip::tcp::endpoint(ip::tcp::v4(), 6688); cout acceptor.local_endpoint().address() end; while(true) { ip::tcp::socket sock(ios); acceptor.accept(sock); // 阻塞等待socket连接 cout client: sock.remote_endpoint().address() endl; sock.write_some(buffer(hello asio)); // 发送数据。不能直接把数组、vector等容器用做asio的读写参数必须通过buffer()函数包装 } } catch(std::exception e) { cout e.what() endl; } }Client void client(io_service ios) { try { cout client start endl; ip::tcp::socket sock(ios); // 创建socket对象 ip::tcp::endpoint ep(ip::address::from_string(127.0.0.1), 6688); // 创建连接端点 sock.connect(ep); vectorchar str(100, 0); sock.read_some(buffer(str)); // 使用buffer包装缓冲区接收数据 cout receive from sock.remote_endpoint().address() str[0] endl; } catch(std::exception e) { cout e.what() endl; } } int main() { io_service ios; a_timer at(ios, 5, bind(client, ref(ios))); // 启动定时器 ios.run(); } 通常客户端不需要异步通信resolver可实现域名解析interprocess可以处理进程间通信IPC 第13章 编程语言支持
任何程序开发语言都不可能独当一面、包打天下总有它的长处与短处python库能够在C中调用Python语言但它更重要的功能在于用C编写Python扩展模块嵌入到Python解释器中调用提高Python的执行效率C中的构造函数不同于普通的成员函数不能取其地址 第14章 其他Boost组件
regex需要编译才能使用的正则库sprit面向对象的递归下降解析器生成框架使用EBNF语法gil有Adobe赞助开发的通用图像库。为像素、色彩、通道等图像处理概念提供了泛型的、STL式的容器和算法可以对图像做灰度化、梯度、均值、选装等运算。支持jpg、png、tiff等格式graph处理离散数学中的图结构并提供图、矩阵等数据结构上的泛型算法。可以看做是STL在非线性容器领域的扩展。intrusive侵入式容器。STL为非侵入式容器不需要对容器内的元素类型做修改即可容纳pointer container提供了与STL类似的若干种指针容器性能较好且异常安全。用STLshared_ptr也可以做变通。multi_index实现具有多个STL兼容访问接口索引的容器iterators定义一组基于STL的新迭代器概念、构造框架和游泳的适配器能够用来更轻松的实现迭代器模式range基于STL迭代器提出的“范围”概念是一个容器的半开区间使用range可以让代码更加简单漂亮lambda引入lambda表达式和函数式编程可以就地创建小型的函数对象避免函数定义离调用点太远更方便代码维护。lambda表达式是一种新的编程范式但其语法十分复杂如果使用的不好很容易写出过于晦涩难懂的代码使程序难以维护。signals观察者模式。功能和用法与signals2基本相同非线程安全需要编译。如果没有什么特殊理由应该使用signals2库enable_if允许模板函数或者模板类在偏特化时仅针对某些特定类型有效依赖于SFINAE(substitution failure is not an error)原则call_traits封装了可能是最好的传递参数给函数的方式它会自动推导出最高效的传递参数传递类型type_traits提供一组trait类用以在编译器确定类型是否具有某些特征。使用type_traits可以编写出更好更高效的泛型代码concept check编译器检查模板函数或模板类的模板参数是否符合某个概念是否运行进行模板参数推演。主要用来编写泛型算法或实现泛型库function_types提供对函数、函数指针、函数引用和成员指针等类型进行分类、分解和合并的功能in_place_factory直接构造对象而不需要一个临时对象的拷贝proto允许在C中构建专用领域嵌入式语言基于表达式模板技术定义小型专用语言的“编译器”property map提供key-value映射的属性概念定义fusion提供基于tuple的容器和算法是模板元编程的强大工具可以与mpl很好的协同工作mpl模板元编程框架包含有编译期的算法、容器和函数等完整的元编程工具。运用mpl很多运行时的工作都可以在编译期完成甚至编译结束就意味着程序的运行结束preprocessor预处理元编程工具类似于模板元编程但发生在编译之前的预处理阶段。preprocessor改变了以往人们对预处理器的看法令人们认识到预处理也是一种强大的编程工具。preprocessor可以和模板元编程很好的配合从而发挥更大的作用interporcess可移植的进程间通信IPC功能包括共享内存、内存映射文件、信号量、文件锁、消息队列等现代操作系统的IPC机制并提供了简洁易用的STL风格接口大大简化了IPC编程工作MPI高性能分布式并行计算应用开发封装了标准的MPI消息传递接口以更好的支持现代C编程风格。需要有底层MPI实现的支持如Open MPI、MPICH等accumulators用于增量统计的库也是一个用于增量计算的可扩展的累加器框架可以看做是std::accumulate算法的扩展interval处理“区间”相关的数学问题把一般的算术运算和集合运算扩展到区间上math包含大量数学领域的模板类和算法如复数的反三角函数、最大公约数和最小公倍数、四元数、八元数、拉格朗日多项式、椭圆积分、X方分布、伯努利分布等uBLAS用于线性代数的数学库优于std::valarray。STL风格容易使用并且效率很高iostreams扩展C标准库流处理的框架。定义了Source、Sink、Filter等流处理概念使得编写流处理更容易serialization实现C数据结构的持久化可以把任意的C对象序列化为字节流或文本。并且支持STL容器compressed_pair与std::pair类似使用空基类优化技术。当两个成员之一是空类则编译器就会“压缩”compressed_pair的大小以节约空间base_from_member将成员移动到辅助基类使用模板技术来进行成员初始化实现子类初始化基类字段vonversion增强C转型操作提供多态对象转型的polymorphic_cast、polymorphic_downcast和字面量转换的lexical_castflyweight实现享元模式享元对象是不可修改但可赋值的。numeric conversion提供用于安全数字转型的的一组工具包括numeric_cast、bounds和converter等scope_exit使用preprocessor库的预处理技术实现在退出作用域时的资源自动释放也可以执行任意的代码statechart一个功能完善且强大的优先状态自动机框架完全支持UML语义可以从UML模型很方便的转换为C代码。比起手工构建的状态机可以极大的缩短开发周期并有足够的性能保证units实现物理学的量纲处理包括长度、质量、时间、电流、温度、质量和发光强度等。使用了模板元编程技术MPL支持国际标准量纲也支持其他常用的非标准量纲。所有量纲运算都在编译时无运行时开销value_initialized用于保证变量在声明时被正确的初始化拥有零值或缺省值utilitynoncopyable、BOOST_BINARY、BOOST_CURRENT_FUNCTION等 checked_delete编译期保证delete或delete[]操作删除的是一个完整类定义以避免运行时出现未定义行为next()和prior()为迭代器提供后向和前向的通用处理方式addressof获得变量的真实地址是取址符的增强版本对重载operator免疫 第15章 Boost与设计模式
创建型模式 抽象工厂Abstract Factory抽象工厂模式就是把对象的创建封装在一个类中这个类的唯一任务就是按需生产各种对象通过派生子类的方式抽象工厂可以产生不同系列的、整套的对象。工厂类通常是单间以保证在系统的任何地方都可以访问其中的每个方法都是工厂方法。在较小的软件系统中抽象工厂有时候会退化成一个没有子类的简单工厂生成器Builder生成器模式分解了复杂对象的创建过程创建过程可以被子类改变使同样的过程可以生产出不同的对象。生成器与抽象工厂不同它不是一次性的创建出产品而是分步骤逐渐的装配出对象因为可以对创建过程进行更精细的控制工厂方法Factory Method工厂方法把对象的创建封装在一个方法中子类可以改变工厂方法的生产行为生产不同的对象。工厂方法所属的类不一定是一个工厂类。原型Prototype使用类的实例通过拷贝的方式创建对象具体的拷贝行为可以定制。最常见的用法是实现一个clone成员函数该函数创建一个与原型形同或相似的新对象。因C不能高效的返回一个对象因此实践中很少有完全实现的原型模式可以通过提供拷贝构造函数和operator部分的实现原型模式单件Singleton保证类有且仅有一个实例并且提供一个全局的访问点。通常的全局变量技术虽然也可以提供类似的功能但不能防止用户创建多个实例。单件的基本原理很简单但有很多实现的变化 结构型模式 适配器Adapter把一个类的接口转换适配为另一个接口从而在不改变原有代码的基础上复用原代码。其别名wrapper更清晰的说明了它的实现结构包装原有对象再给出一个新的接口桥接Bridge分离了类的抽象和实现使它们可以彼此独立的变化而互不影响。适配器模式关心的是接口不匹配的问题不关心接口的实现只要求对象能够协同工作桥接模式的侧重点是接口的实现通常接口是稳定的桥接解决实现的变化问题组合Composite将小对象组合成树形结构使用户操作组合对象如同操作一个单个对象。组合模式定义了“部分-整体”的层次结构基本对象可以被组合成更大的对象这些组合对象与基本对象拥有相同的接口。组合是透明的用法完全一致。装饰Decorator可以在运行时动态的给对象增加功能。改变了对象的能力范围而且可以递归组合。通过生成子类的方式也可以为对象增加功能但它是静态的而且大量的功能组合很容易产生“子类爆炸”现象。装饰模式可以动态、透明的给对象增加职责并且在不需要的时候很容易去除使用派生子类的方式无法达到这种灵活程度。外观Facade为系统中的大量对象提供一个一致的对外接口以简化系统的时候。外观是另一种形式的wrapper但不是包装一个对象而是包装一组对象简化了这组对象间的通信关系给出一个高层次的易用接口。外观并不屏蔽系统里的对象如果需要用户完全可以越过外观的包装使用底层对象以获得更灵活的功能享元Flyweight使用共享的方式节约内存的使用可以支持大量细粒度的对象。将对象的内部状态与外部状态分离配合工厂模式生成仅有内部状态的小对象工厂内部保持小对象的引用计数从而实现共享外部状态可以通过计算得到。代理Proxy包装并控制对象。外界不能直接访问对象必须通过代理才能与被包装的对象通信。 行为模式 职责链Chain of Responsibility把对象串成链使链上每个对象都有机会处理请求。职责链把请求的发送者和接收者解耦使两者都互不知情而且职责链中的对象可以动态的增减从而增强了处理请求的灵活性命令Command把请求封装成一个对象使请求能够存储更多的信息拥有更多的能力。命令模式同样能够把请求的发送者和接收者解耦但并不关心请求将以何种方式被处理。命令模式经常与职责链模式和组合模式一起使用职责链模式处理命令模式封装的对象组合模式可以把简单的命令对象组合成复杂的命令对象。解释器Interpreter用于实现小型语言解释器的体系。与组合模式相似而且常常利用组合模式来实现语法树的构建迭代器Iterator将按某种顺序访问集合中元素的方式封装在一个对象中从而无须知道集合的内部表示就可以访问集合中介者Mediator用一个中介对象封装一系列对象的交互联系使他们不需要相互了解就可以协同工作。中介者模式在存在大量需要相互通信对象的系统中特别有用因为对象数量的增加会使对象间的联系非常复杂整个系统变得难以理解难以改动。这时中介者可以把这些对象解耦每个对象只需要与中介对象通信中介对象集中控制逻辑降低了系统的通信复杂度。中介者模式如果使用不当很容易导致中介对象过度复杂抵消了模式带来的好处备忘录Memento捕获一个对象的内部状态并在对象之外保存该状态在之后可以随时把对象恢复到之前保存的状态观察者Observer观察者模式定义了对象间一对多的联系当一个对象的状态发生变化时所有与它有联系的观察者对象都会得到通知。观察者模式将被观察者的目标和观察者解耦一个目标可以有任意多的观察者观察者也可以观察任意多的目标构成复杂的联系而每个观察者都不知道其他观察者的存在状态State允许对象在状态发生变化时行为也同时发生改变。状态转换通常的做法是对象内部有一个值当前的状态根据状态的不同使用分支来执行不同的功能。这样会使类中存在大量结构类似的分支语句变得难以维护和理解。状态模式消除了分支语句把状态处理分散到各个状态子类每个子类集中处理一种状态使状态的转换清晰明确策略Strategy策略模式封装了不同的“算法”。使他们可以在运行时相互替换。策略模式改变类的行为内核而装饰模式改变类的行为外观。如果类的接口很庞大那么装饰模式的实现代价就过高而策略模式仅改变类的内核可能很小。模板方法Template Method在父类中定义操作的主要步骤但并不实现而是留给子类去实现。常见的用法是“钩子操作”父类定义了所有的公开方法在公开方法中调用保护的钩子方法子类实现通过不同的钩子方法来扩展父类的行为访问者Visitor访问者模式分离了类的内部元素与访问他们的操作可以在不改变内部元素的情况下增加作用于它们的新操作。如果一个类有很多内部数据因此也就有很多访问操作这样会使它的接口非常庞大难以变动难以学习。访问者模式可以做到数据的存储与使用分离不同的访问者可以集中不同类别的操作并且可以随时增加新的访问者或者新方法来增加新的操作 其他模式 空对象Null Object空对象模式又称哑对象模式Dumb Object扩展了空指针的含义给空指针一个默认的、可接受的行为通常是空操作可以说是一个“智能空指针”。使用空对象模式程序就可以不必用条件语句专门处理空指针或类似的概念所有的对象都会有一致的、可理解的行为。空对象模式可以和许多行为模式配合充当“哨兵”的角色。包装外观Wrapper Facade包装外观模式很类似外观模式但包装的目标不是一个面向对象子系统而是底层的API。包装外观模式把大量的原始C接口分类整理给外界一个统一的、面向对象的易用接口增强了原始底层接口的内聚性。包装外观模式可以屏蔽系统底层的细节有利于外界不受平台变化的影响增强可移植性。前摄器模式Proactor前摄器模式是应用于异步调用的设计模式其核心是前摄器、异步的操作处理器、异步的事件多路分离器和完成事件队列可以不使用线程完成异步操作。前摄器创建一个完成处理器用于在异步调用完成后的回调然后发起一个异步操作交给操作处理器异步执行当异步操作完成时操作处理器将把时间放入完成事件队列。前摄器调用多路分离器从完成事件队列中获得事件分派事件回调完成处理器执行所需的后续操作。前摄器模式用于异步调用有很多好处封装了并发机制将并发机制与线程的执行解耦简化了功能代码的编写不需要考虑多线程的同步问题能够提供高性能的异步操作。缺点是模式比较复杂处理流程难以理解和调试。 第16章 结束语
程序员是一个很特殊的职业更多是用头脑而不是用双手来创造财富有两种编程的方式一种是把代码写的非常复杂以至于看不出明显的错误另一种是把代码写的非常简单以至于明显看不出错误注重单元测试不要重复发明轮子不能仅了解一门编程语言这样很容易僵化解决问题的思路方法学很重要。不一定某种方法学适合你但可以从中汲取有用的只是帮助你在更高的层次上看待问题进而解决问题使用好的开发工具。易用的、高效率的开发工具可以节约程序员大量宝贵的时间把精力集中在需要处理的问题上而不是其他易分心的事情生活中不只有C、代码和编程还有更多的东西值得我们去体味。拥有美好的生活才能够创造出完成的程序。 推荐阅读《Boost 编译》 2011-5-19BOOST_SCOPE_EXIT可以在程序退出作用域时自动执行指定的代码段可以模拟finally。shared_ptrT ptr(p, D)也可以实现类似功能但用BOOST_SCOPE_EXIT意图更明确。BOOST_SCOPE_EXIT((connection)) // 此处为取引用的意思参数必须被独立的括号包住多个参数之间空格分隔 { connection.Close(); delete connection; } BOOST_SCOPE_EXIT_END;
