Введение в библиотеку Boost

1. Темы лекции: Введение в библиотеку Boost.
Практическое задание: Введение в библиотеку Boost.
Тренер: Игорь Шкулипа, к.т.н.
С++ Библиотеки STL и Qt. Занятие 11

2. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 2
Что такое библиотека BOOST C++
Библиотека BOOST C++ - это собрание множества независимых
библиотек, созданных независимыми разработчиками и тщательно
проверенными на различных платформах.
Можно считать, что BOOST C++ - это расширение стандартной
библиотеки C++. Многие вещи, предлагавшиеся для нового стандарта
C++ и отвергнутые комитетом по стандартизации, осели в BOOST.
Использование компонентов BOOST C++ в своих разработках экономит
значительные усилия - особенно если планируется портировать проект
на различные платформы. К примеру, в поисковом движке FAIND
используется несколько частей BOOST C++, в частности - библиотека
для работы с именами файлов (путями) filesystem, и библиотека regex
- регулярные выражения.

3. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 3
Как использовать BOOST в своих проектах
Прежде всего необходимо скачать исходники Boost'а с сайта
www.boost.org. В состав архива входит и документация, и примеры. У
Вас могут возникнуть некоторые затруднения с тем, какая структура
каталогов должна быть после распаковки библиотеки BOOST на диск.
Обратите внимание, что в состав библиотеки Boost не входят
скомпилированные файлы *.lib (или аналогичные). Вы можете либо
скомпилировать их самостоятельно для своей платформы
(соответствующие mak-файлы входят в состав пакета библиотеки
Boost), либо использовать в проектах непосредственно исходные
тексты нужных частей Boost'а.

4. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 4
Состав библиотеки
Библиотеки Boost охватывают следующее:
• Алгоритмы
• Обход ошибок в компиляторах, не соответствующих стандарту
• Многопоточное программирование
• Контейнеры
• Юнит-тестирование
• Структуры данных
• Функциональные объекты
• Обобщённое программирование
• Графы
• Работа с геометрическими данными
• Ввод-вывод
• Межъязыковая поддержка
• Итераторы
• Математические и числовые алгоритмы
• Работа с памятью
• Синтаксический и лексический разбор
• Метапрограммирование на основе препроцессора
• «Умные указатели»
• Обработка строк и текста
• Метапрограммирование на основе шаблонов

5. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 5
Работа со строками и текстом
lexical_cast - преобразование любых типов в строки и из строк в любой тип
(подобно sprintf() и atoi() из библиотеки C).
format - позволяет применять привычную для программистов на C форматную
строку из printf() в потоковых операторах с некоторыми новыми возможностями.
Кстати говоря, семейство функций printf(), несмотря на все свои недостатки
(отсутствие проверки типов аргументов на стеке и невозможность расширения
для новых типов) продолжает интенсивно использоваться благодаря очень
компактному форматированию результатов и наглядности исходного кода. В .NET
Framework, несмотря на всю продвинутость, также не смогли отказаться от
парадигмы printf() - схема работы Console::WriteLine очень напоминает printf,
хотя и вводит для безопасности контроль типов аргументов.
regex - мощная библиотека регулярных выражений. Документация. В поисковом
движке FAIND реализована поддержка расширенных регулярных выражений, в
которых можно работать с грамматическими свойствами слов (приводить к
базовым формам, работать с грамматическими кванторами).
tokenizer - разбиение строки на части по разделителям (лексер). Библиотека C++
LEM содержит шаблонный класс BaseLexer<>, который выполняет разбивку
текста на лексемы и их токенизацию, а также целый набор классов (Iridium),
которые реализуют полный препроцессор C.

6. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 6
Контейнеры
• array - массив постоянного размера (в отличие от std::vector). Среди
контейнерных классов библиотеки LEM есть аналогичные.
• dynamic_bitset - версия std::bitset, которая может динамически
менять размер.
• graph - реализация концепции графов
• multi_array - реализация многомерных массивов.
• property_map
• multi_index

7. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 7
Функциональные объекты и адаптеры
• bind и mem_fn - адаптеры для функций, объектов и методов и
указателей на них
• compose - адаптеры STL для использования их в функциональном
программировании
• function - функциональные объекты-обертки
• functional - улучшенные адаптеры функциональных объектов
• lambda - безымянная функция (абстракция функционального
программирования)
• ref - библиотека утилит для передачи ссылок в функциональные
объекты
• signals - реализация сигналов и слотов (другое название этой
парадигмы - делегаты).

8. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 8
Алгоритмы
• graph – представления графов и алгоритмы на графах
• utility - Библиотека вспомогательных шаблонов и функций.

9. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 9
Многопоточное программирование
• thread
• mutex
• lock
• condition
• xtime - таймеры с высоким разрешением.

10. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 10
Математические и числовые функции
• math - некоторые реализации теоретической математики в виде шаблонов.
Реализация многих численных методов есть в математическом разделе
библиотеки LEM.
• integer - некоторые операции с целыми числами реализованные в виде
шаблонов, работа с битовыми масками и пр.
• math/common_factor - нахождение наибольшего общего делителя (GCD) и
наименьшего общего множителя (LCM) для двух чисел. Реализации как времени
исполнения, так и компиляции.
• math/octonion - реализация октонионов
• math/quaterion - реализация квартерионов
• math/special_functions - некоторые специальные математические функции
типа гиперболического синуса. Требуются для реализации октонионов и
квартарионов. В математическом разделе библиотеки LEM есть набор численных
методов вычисления многих специальных функций, а также тестовые
программы.
• random - генераторы псевдослучайных чисел и средства для получения
различных распределений вероятности. Много различных генераторов
псевдослучайных чисел и тестовых программ для проверки их качества
реализовано в математическом разделе библиотеки LEM.
• rational - реализация рациональных чисел (дробей).
• uBLAS - основная линейная алгебра для плотных, упакованных и разряженных
матриц. Некоторые численные алгоритмы линейной алгебры реализованы в
математическом разделе библиотеки LEM.

11. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 11
Структуры данных
• any - безопасный общий контейнер для единичного значения любого
типа.
• compressed_pair - то же, что и std::pair<>, но в случае, если один из
аргументов пустой класс, то оптимизирует пару по размеру.
• tuple - реализация функций, возвращающих несколько значений.
• variant - контейнер для хранения единственного объекта
произвольного типа.

12. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 12
Работа с памятью
• pool - управление памятью в виде пулов
• smart_ptr - "Умные" указатели.
• utility - определяет базовый класс noncopyable для
некопируемых классов, а также шаблоны next() и prior() для
итераторов, checked_delete() и checked_array_delete() для
удаления указателя и указателя на массив с проверкой типов
на этапе компиляции, шаблон addressof() возвращающий
адрес объекта. Шаблон tie() создан для более удобной
замены std::make_pair(). А также содержит шаблоны для
реализации идиомы Base-from-Member.

13. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 13
Прочее
• filesystem - работа с файловой системой, путями, именами файлов.
• conversion - помимо lexical_cast<>, содержит polymorphic_cast<> и
polymorphic_downcast<> для безопасного полиморфного
преобразования типов, а так же numeric_cast<> для безопасного
преобразования числовых типов (например из double в short).
• crc - вычисление контрольной суммы.
• date_time - работа с датой, временем и промежутками времени.
• timer - таймеры, отображение progress bar на стандартный вывод.
• utility - описано выше.

14. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 14
Пример. Thread
#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <boost/thread/xtime.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace boost;
struct thread_alarm {
thread_alarm(int secs) : m_secs(secs) { }
void operator()() {
xtime xt;
xtime_get(&xt, TIME_UTC);
xt.sec += m_secs;
thread::sleep(xt);
cout << "alarm sounded..." << endl;
}
int m_secs;
};
int main(int argc, char* argv[]){
int secs = 5;
cout << "setting alarm for 5 seconds..." << endl;
thread_alarm alarm(secs);
thread thrd(alarm);
thrd.join();
}

15. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 15
Пример. Tokenizer
string s = "This is, a test";
tokenizer<> tok(s);
for(tokenizer<>::iterator beg=tok.begin(); beg!=tok.end();++beg)
{
cout << *beg << "n";
}
Результат:
This
is
a
test

16. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 16
Пример. lexical_cast и format
short n = lexical_cast(*argv[1])
show_error("Error: "+lexical_cast(err))
cout << format("(x,y) = (%+5d,%+5d) n") % -23 % 35

17. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 17
Пример. Regex
using namespace std;
using namespace boost;
regex expression(
"([_a-zA-Zd-.]+)@([_a-zA-Zd-]+(.[_a-zA-Zd-
]+)+)");
string
str("Мой E-mail: test@test.com. Задавайте любые вопросы.");
cmatch what;
if(regex_search(str, what, expression)) {
string name,domain;
name.assi gn(what[1].first, what[1].second);
domain.assign(what[2].first, what[2].second);
cout << "Имя: " << name;
cout << ", домен: " << domain << endl;
} else
cout << "E-Mail в строке не найден" << endl;
Результат:
Имя: sem, домен: ciam.ru

18. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 18
Пример. Алгоритм Прима
// named parameter version
template <class Graph, class PredMap, class P, class T, class R>
void prim_minimum_spanning_tree(const Graph& g, PredMap p_map,
const bgl_named_params<P, T, R>& params)
// non-named parameter version
template <class Graph, class DijkstraVisitor,
class PredecessorMap, class DistanceMap,
class WeightMap, class IndexMap>
void prim_minimum_spanning_tree(const Graph& g,
typename graph_traits<Graph>::vertex_descriptor s,
PredecessorMap predecessor, DistanceMap distance, WeightMap weight,
IndexMap index_map, DijkstraVisitor vis)

19. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 19
Пример. Алгоритм Прима
#include <boost/config.hpp>
#include <iostream>
#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/prim_minimum_spanning_tree.hpp>
using namespace boost;
int main()
{
std::vector < graph_traits < Graph >::vertex_descriptor >
p(num_vertices(g));
prim_minimum_spanning_tree(g, &p[0]);
for (std::size_t i = 0; i != p.size(); ++i)
if (p[i] != i)
std::cout << "parent[" << i << "] = " << p[i] << std::endl;
else
std::cout << "parent[" << i << "] = no parent" << std::endl;
return EXIT_SUCCESS;
}

20. http://www.slideshare.net/IgorShkulipa 20
Лабораторная работа №11. Boost
В индивидуальных курсовых проектах, при необходимости,
использовать библиотеку Boost.