简介

本文内容包括：

Boost库列表
分目（与官方分类有所差异）
Boost库简介
助记提示
比较相近、或有承继关系的库的异同
少量示例

库列表

元编程

语言补丁 / 类型萃取与修饰 / 自省 / 类型检查与约束 / 元编程数据结构与算法 / 运行时泛化 / 宏元编程 / 类型-值相容元编程

语言“补丁”

Identity

类型萃取和修饰

Type Traits

这个大家应该很熟悉了，通过它们可以判断类型的特性，比如是不是一个整数类型，是否有符号。它也可以为类型做一些修饰，比如变换到引用类型、常类型等。这个库C++11之后基本上就完全std中的type traits取代了。

但是这个库对一些类型，如成员函数支持不足，也不能做一些更加精细的检查，比如探测类中是否存在某个成员，这时就需要下面几个库进行补充。

Call Traits

这个库可以把一些不能作为函数参数的类型，如数组类型修饰成可以作为参数的类型，比如：

template <class T>
struct A {
   void foo(T t);
};

template <class T>
void A<T>::foo(T t){
   T dup(t); // doesn't compile for case that T is an array: A<int[2]>
}

// 使用call_traits

template <class T>
struct A {
   void foo(typename call_traits<T>::value_type t);
};

template <class T>
void A<T>::foo(typename call_traits<T>::value_type t) {
   typename call_traits<T>::value_type dup(t); // OK even if T is an array type.
}

实际上在使用中这个库并不常用，因为大部分情况下A这种都会要求T是值语义的比较多，为啥非要用一个数组或者一个引用进去作死呢？

Callable Traits

这个库是1.66中的新加入库，可以为成员函数活、一般函数或者任意函数对象调整类型修饰，比如

struct foo {};
using pmf = void(foo::*)();
using expect = void(foo::*)() const volatile;
using test = ct::add_member_cv_t<pmf>;
static_assert(std::is_same<test, expect>::value, ""); // True

C++11/14中的add_cv是没办法调整函数的类型修饰的。

TTI

这个库从1.54开始加入，也算是个比较新的库了。它算是对Type Traits的一个补充，一看几个头文件名就知道它是做什么的了：

// ...
#include <boost/has_member_data.hpp>
#include <boost/has_member_function.hpp>
// ...

不过从C++11开始，因为有了Expression SFINAE，以及decltype/declval之类的存在，它的应用场景就没有那么广泛了。

自省

Typeof

获得变量的类型，并支持自动类型变量。C++11之前比GCC的typeof要好用，C++11/14以后它的用途已经可以完全被 decltype, decltype(auto) 和 auto 所取代。

Type Index

C++11开始，标准库中引入了type_index。所以接下来又到了做下面几个概念做近义词辨析的时候了：typeid, std::type_index 和 boost::type_index

最基本的是C++98时代就有的typeid。它在运行时返回一个type_info，其中保存了类型的一些信息，比如name。但是这个对象平时真的没什么卵用，所以C++11开始，加入了type_index，作为type_info的封装，它能够支持比较和hash，这样就能把类型信息存在字典中了 —— 比如字典中可以放上factory method，这样就相当于有了一个比较挫但是能用的动态创建对象的功能。

不过typeid需要打开编译器的RTTI，而且它生成的名字也不太好（特别是函数和模板类型），所以Boost搞了一个自己的Type_index来解决这一些问题，算是是std::type_info的一个增强。

类型检查与约束

Concept Check

这个库从1.19就加入了boost （1.19是2000年发布的 —— 这都TM快20年了），目的就是做Concept的检查，然而用处真的很小 —— 你检查了又能怎么样，出错信息还是巨难看，就和C++11之前的Static Assert一样。

看，Concept是C++98时代的东西了，C++20都还进不来。这么难产的特性，要么没卵用，要么编译器难实现，要么程序员难用；依我看，Concept三个毛病都占齐了。

Enable If

Boost中要多一个disable_if，其余直接用 std::enable_if 即可。

元编程数据结构与算法

MPL

C++11之前用于元编程的库。提供了一系列的类型的容器、算法 (find， count， sort 等）以及辅助函数。它在类型系统上，提供了类STL的库以像变量那样操作类型。

比如下面这个例子中，floats是一组类型的“vector”，可以通过push back加入新的类型，并使用at取出对应的类型并判断。

typedef vector<float,double,long double> floats; typedef push_back<floats,int>::type types;

BOOST_MPL_ASSERT(( is_same< at_c<types,3>::type, int > ));

在C++11之后，应使用Boost 1.66新加入的MP11。

MP11

C++11版的MPL。在C++11之后应该使用它，编译速度要快一些。

运行时泛化

Type Erasure

宏元编程

Preprocessor (PP)

MPL提供了一套模板的库运算，PP则提供了宏上的元编程库。它也提供了一些类似于容器的东西，比如List，Tuple等，容器中的元素就是标识符。

感受一下它的用法：

#include <boost/preprocessor/cat.hpp>
#include <boost/preprocessor/list/for_each.hpp>

#define LIST (w, (x, (y, (z, BOOST_PP_NIL))))
#define MACRO(r, data, elem) BOOST_PP_CAT(elem, data)

BOOST_PP_LIST_FOR_EACH(MACRO, _, LIST) // expands to w_ x_ y_ z_

这东西看起来非常异端，不过它对代码展开会很有帮助 —— 比如可以用它来控制把for循环展开若干层深度；或者生成若干个变量的名字。

高级技能可以不学，不过 STRINGIZE，CONCAT，COMMA 要记住，以后总能用得上。

VMD

VMD是对PP的一个扩充，提供了对PP中数据和数据结构的操作。比如把PP中的List转换成PP中的Tuple；判断一个输入是不是一个PP的列表；给PP提供了push back, pop back等操作函数。要想用它，你得先用得到PP。

杂耍

Hana

这个库需要C++14及以上的支持。这个库骨骼比较惊奇，基本思路是把类型变成值，经过运算后，再把值变成类型。文档自己也说了，它是MPL和Fusion的混合体。如果你是想实现类似于ducking type这样的特性，那是Hana好用许多。

举个例子：

boost::any a = 'x';
std::string r = switch_(a)(
  case_<int>([](auto i) { return "int: "s + std::to_string(i); }),
  case_<char>([](auto c) { return "char: "s + std::string{c}; }),
  default_([] { return "unknown"s; })
);

assert(r == "char: x"s);

文件格式支持

文本

PropertyTree

可以以树的结构来读写XML, JSON, INI和INFO文件。

图像

GIL

图像文件的读写库。这个库是Adobe贡献的。

这个库把图像的读写抽象成了Image View和Pixel Iterator/Allocator，这样可以灵活处理像素格式。本身只支持Jpeg，Tiff和Png格式，不过可以挂接其它扩展。

协程与纤程

Context

自从有了Lambda之后，Boost心就野了，想支持现代语言普遍支持的并发机制Co-routine。Co-routine的基本思想就是让多个函数共享执行线程，而且可以主动打断自己的执行。对于C++来说，一个基本的实现方法就是到打断的时候，把整个栈（当然还有保存下来的寄存器状态）拷贝出去，然后跳转到其他要执行的函数上；然后要继续执行的时候，再把栈拷贝回来。

Context这个库，就是帮你做上下文保存和切换的事情（当然还有call/cc的实现）。

C++的栈和C相近，基本上直接就是机器和OS上直接支持的栈。所以很明显，这里的Context代码，应该每一代CPU，每个OS、甚至是每个编译器都要来一份的 —— 而且基本上还得用汇编。

然后Boost就真的这么干了。

如你们所见，从1.51开始，Boost正式加入了Context。

有了Context之后，更高层的库就容易实现多了（我不信）。

Coroutine / Coroutine2

1.53 开始加入了Coroutine，这个对C++11不是强制要求的。1.55 加入了Coroutine2，并且 Coroutine 停止维护了。只要编译器支持C++11，就应该用后面这个库。

关于这个库其实就三板斧，push type，pull type，yield。但是这文档当年我看了大概快半天的时间，才画出了一个葫芦。这里有个例子：

(待更新)

Fiber

Fiber和Co-routine在概念上非常相近，API也比较类似。它们都有调用方主动将自己切换出去的过程；并且在Boost上，都是由Context库实现状态保存和切换的。

二者主要的区别在于，Fiber和线程类似是有调度器的，yield之后，控制权交由调度器处理接下来调用哪个fiber；而co-routine是没有调度器的。Co-routine A代码需要把自己yield到Co-routine B上，Co-routine B则可以在适当时候，主动切换回A，或者等执行结束返回A继续执行。 http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2014/n4024.pdf www.open-std.org

Scope Exit

数据流

Iostreams

Iterator

Range

网络

ASIO

Beast

Http协议的基础库，可以用于开发Http协议的客户端和服务器端。 Socket部分是用ASIO实现。

容器与数据结构

单数据存储

Any

Variant

静态长度结构

Array

Multi-Array

容器与数据结构

Intrusive

Container

Pointer Container

Poly Collection

Tuple

Unordered

Fusion

Fusion类似于STL中的容器、迭代器和算法，只不过它可以工作在 Boost.Tuple和Fusion Map之上。看下面的例子：

// 一个 “vector”（实际上就是tuple），有两个元素一个int一个float
vector<int, float> v(12, 5.5f);
std::cout << at_c<0>(v) << std::endl;
std::cout << at_c<1>(v) << std::endl;

// 这里是一个 "map"，不过这个map的key实际上是一个类型而不是一个变量或值。
typedef map<pair<int, char>, pair<double, std::string>> map_type;
map_type m(make_pair<int>('X'), make_pair<double>("Men"));
std::cout << at_key<int>(m) << std::endl;
std::cout << at_key<double>(m) << std::endl;

它提供了和 struct 和 std::tuple 相兼容的视图，同时还能做类似于joint和zip之类的操作。

Compressed Pair

Heap

ICL

Property Map

Bimap

Circular Buffer

Dynamic Bitset

Lockfree

Multi-Index

Graph

GraphParallel

函数式编程

C++14上没用的

Bind

Function

Function Types

Lambda

Local Function

Member Function

Functional

Functional Forward

上面这些库，一些是用来生成匿名函数的，比如bind，lambda和local function，这些用C++11的lambda就能搞定，但是C++11之前就得各种奇技淫巧；还有一些是用于保存不同来源的函数对象的，比如function，member function之类，这些基本上就是C++11的function搞定。最后一个Functional Forward，就是瘸腿版的C++11 perfect forward。

C++14上还有用的

Functional/Overloaded functions

这个东西用于把多个签名的函数打包到一个名字中。看例子就一目了然了：

boost::overloaded_function< const std::string& (const std::string&) , int (int) , double (double)

identity(identity_s, identity_i, identity_d);

// All calls via single identity function. BOOST_TEST(identity("abc") == "abc"); BOOST_TEST(identity(123) == 123); BOOST_TEST(identity(1.23) == 1.23);

但是说老实话，函数重载到底要调用谁难道自己写的时候心理还没有点逼数吗。。。

Phoenix

平台、硬件、操作系统服务

系统配置

Config

Predef

Compatibility

日期与时间

Chrono

Date Time

Timer

硬件特性相关

Align

Atomic

Compute

Endian

操作系统服务

System

Filesystem

DLL

Thread

Process

Interprocess

日志

Log

数学、数值与物理

数值表示、存储与运算

Math/Common Factor

Integer

Multiprecision

Numeric Conversion

Rational

QVM

Math.Octonion

Math.Quaternion

Interval

线性代数

uBlas

Odeint

常用函数（特殊函数）

Math.SpecialFunctions

几何

Geometry

Polygon

散列与密码学

CRC

Functional/Hash

Uuid

算法

Sort

标准库里面的sort是基于比较排序的，这个库搞了点trick比如基数排序什么的，和标准库中的sort比，它对整数、字符串和浮点都提供了更快的排序实现。

随机、概率与统计

Random

Min-max

Accumulator

Statistical Distributions

单位换算

Units

Ratio

文本分析与处理

字符串-值转换

Convert

Format

Lexical Cast

本地化/字符集转换

Locale

通用字符串算法

String Algo

正则表达式

Xpressive

Regex

Boost中一共两套Regular Expression的实现，一个是Xpressive，一个是Regex。前者的特点是，有一套方言能够在编译期给整一个DFA出来（当然也能在运行时compile出来，不过这个就没特色了）；而后者则只能在运行时整了。

下面是个整个编译期DFA的例子。

sregex re = '$' >> +_d >> '.' >> _d >> _d;
// 等价于： $+\d.\d\d

这TM看着就是Spirit的文法啊。按照上古时代的性能评测，Xpressive要快很多。在大部分情况下，Regex就够用了，而且这个库在C++11时代也成为了标准库的一部分，不需要用到Boost中的实现了。

文法分析

Spirit

特定语言语法分析器

Wave

这个库提供了C++中预处理器（Preprocessor）的实现。如果用户在开发一个新的语言编译器/解释器，并且想让这个语言拥有等同于C++11预处理器的功能（包括include，条件编译，宏替换），就可以直接使用这个库。语法糖与语言扩展

语法糖

Assign

Foreach

Operators

Optional

Parameter

Ref

Swap

Tribool

C++内方言

Metaparse

Proto

设计模式与习惯用法

教做人

Value Initialized

惯用法

Serialization

Signals / Signal2

GoF设计模式

Flyweight

Functional/Factory

In-place factory

Mate State Machine

Statechart

Pool

调试、测试与诊断

Assert

Static Assert

Stacktrace

ThrowException

Test

未分类

更新至1.70

Utility

Conversion

Core

Exception

IO State Savers

Move

Program Options

Python

Smart Ptr

Contract

HOF

YAP

Safe Numerics

附录

简介模板

关键字，承继关系，语言特性，库依赖，描述（可能包括原理，实现，优缺点，使用建议）

wuye9036/BoostLibrariesCheetsheetChn

wuye9036

Reviews

Repository Details

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协程与纤程

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Coroutine / Coroutine2

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Scope Exit

数据流

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Iterator

Range

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Beast

容器与数据结构

单数据存储

Any

Variant

静态长度结构

Array

Multi-Array

容器与数据结构

Intrusive

Container

Pointer Container

Poly Collection

Tuple

Unordered

Fusion

Compressed Pair

Heap

ICL

Property Map

Bimap

Circular Buffer

Dynamic Bitset

Lockfree

Multi-Index

Graph

GraphParallel

函数式编程

C++14上没用的

Bind

Function

Function Types

Lambda

Local Function