Boost tour 1_40_0

Boostライブラリ一周の旅

高橋晶(Akira Takahashi)

ブログ：「Faith and Brave – C++で遊ぼう」
http://d.hatena.ne.jp/faith_and_brave/
Boost.勉強会 2009/12/12(Sat)

はじめに
このセッションは

・Boostに興味があるけど触ったことがない
・バージョンアップについていけなくなった
・Boostの全容を知りたい

といった方のために、Boost 1.40.0時点での
なるべく全てのライブラリの概要を知ってもらう
ためのものです

本日紹介するライブラリ
01.Accumulators 21.Function 41.Parameter 61.Test
02.Any 22.Function Types 42.Pointer Container 62.Thread
03.Array 23.Fusion 43.Pool 63.Timer
04.Asio 24.GIL 44.Preprocessor 64.Tokenizer
05.Assign 25.Graph
45.Property Map 65.Tribool
06.Bimap 26.Interprocess
46.Proto 66.Tuple
27.Interval
07.Bind 47.Python 67.Typeof
28.Intrusive
08.Circular Buffer 29.IO State Server 48.Random 68.uBLAS
09.Compressed Pair 49.Range 69.Units
30.Iostreams
10.Concept Check 50.Ref 70.Unordered
31.Iterators
11.Conversion 51.Scope Exit 71.Utility
12.CRC 32.Lambda
52.Serialization 72.Variant
13.Date Time 33.Math
53.Signals2 73.Wave
14.Dynamic Bitset 34.Member Function
54.Smart Pointers 74.Xpressive
15.Enable If 35.MPL
55.Spirit
16.Exception 36.Multi Array
56.Statechart
17.Filesystem 37.Multi Index
57.Static Assert
18.Flyweight 38.Numeric Conversion 58.String Algo
19.Foreach 39.Operators 59.Swap
20.Format 40.Optional 60.System

はじめる前に

1分でわかるテンプレートメタプログラミング

テンプレートメタプログラミングとは

テンプレートのインスタンス化を利用して

あらゆるコンパイル時計算を行うパラダイム。

プログラミングの対象はプログラム自身のメタな情報

メタ関数

テンプレートパラメータ：関数のパラメータ
クラス中のtypedef ：戻り値
と見なしたクラスをメタ関数という。

条件分岐：テンプレートの特殊化
ループ：メタ関数の再帰呼び出し
で表現できる。

メタ関数の例
T型を受け取り、 N個の*(ポインタ)付加した型を返すメタ関数
template <class T, int N> // パラメータ
struct add_ptrs {
// 再帰
typedef typename add_ptrs<T*, N-1>::type type;
};

template <class T>
struct add_ptrs<T, 0> { // 条件分岐
typedef T type; // 戻り値
};

typedef add_ptrs<int, 3>::type type; // 呼び出し
// type == int***

では今度こそ

「Boostライブラリ一周の旅」
はじめます！

Accumulators
拡張可能な統計計算フレームワーク
using namespace boost;

accumulator_set<int, features<tag::min, tag::sum> > acc;

acc(1);
acc(2);
acc(3);

cout << "Min: " << min(acc) << endl; // 1
cout << "Sum: " << sum(acc) << endl; // 6

Any
あらゆる型を保持できる動的型
list<boost::any> ls;
ls.push_back(1); // int
ls.push_back(string("abc")); // string
ls.push_back(3.14); // double

while (!ls.empty()) {
boost::any& a = ls.front();

if (a.type() == typeid(int)) { int i = boost::any_cast<int>(a); }
if (a.type() == typeid(string)) ...
if (a.type() == typeid(double)) ...

ls.pop_front();
}

Array
配列(コンテナのインタフェースが使える)

boost::array<int, 3> ar = {1, 2, 3};

for (size_t i = 0; i < ar.size(); ++i)
cout << ar[i] << endl;

for_each(ar.begin(), ar.end(), f);

Asio
非同期ネットワークライブラリ
using namespace boost::asio;

void connection(int port)
{
io_service io;
tcp::acceptor acc(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), port));

for (;;) {
tcp::iostream s;
acc.accept(*s.rdbuf());

string line;
while (getline(s, line)) {
cout << line << endl;
}
}
}

Assign
コンテナの簡易構築
using namespace boost::assign;

vector<int> v;
v += 3, 1, 4;

list<int> ls = list_of(3)(1)(4);

map<string, int> m;
insert(m)(“Akira”, 24)(“Millia”, 16)(“Johnny”, 38);

Bimap
双方向map
bimap<X, Y>は、std::map<X, Y>とstd::map<Y, X>両方の用途

typedef boost::bimaps::bimap<int, string> bm_type;

bm_type m;

m.left.insert(bm_type::left_value_type(3, "Akira"));
m.right.insert(bm_type::right_value_type("Millia", 1));

cout << m.left.at(3) << endl; // Akira
cout << m.right.at("Millia") << endl; // 1

cout << m.right.at(“Akira”) << endl; // 3
cout << m.left.at(1) << endl; // Millia

Bind
部分評価
void foo(int x, int y) {} // 3 : 3と4が渡される

template <class F>
void bar(F f)
{
f(4); // 2 : 残りの引数を渡す
}

bar(boost::bind(foo, 3, _1)); // 1 : 2引数のうち、1つだけ渡す

Circular Buffer
循環バッファ
バッファがいっぱいになったら上書きしていく

boost::circular_buffer<int> buff(3);

buff.push_back(1); buff.push_back(2); buff.push_back(3);

int a = buff[0]; // a : 1
int b = buff[1]; // b : 2
int c = buff[2]; // c : 3

buff.push_back(4); buff.push_back(5);

a = buff[0]; // a : 3
b = buff[1]; // b : 4
c = buff[2]; // c : 5

Compressed Pair
テンプレート引数のどちらかが空クラスだった場合に
最適化されやすいpair

struct hoge {}; // empty class

boost::compressed_pair<hoge, int> p(hoge(), 1);

hoge& h = p.first();
int& i = p.second();

Concept Check 1/3
テンプレートパラメータの制約
(C++0xでお亡くなりになられたアレのライブラリ版)

template <class Iterator>
void my_sort(Iterator first, Iterator last)
{
BOOST_CONCEPT_ASSERT((boost::RandomAccessIterator<Iterator>));
std::sort(first, last);
}

list<int> ls;
my_sort(ls.begin(), ls.end());

Concept Check 2/3
Concept Checkを使わない場合のエラーメッセージ(VC9)
error C2784:
'reverse_iterator<_RanIt>::difference_type
std::operator -(const std::reverse_iterator<_RanIt> &,const
std::reverse_iterator<_RanIt2> &)’
: テンプレート引数を 'const std::reverse_iterator<_RanIt> &' に対して
'std::list<_Ty>::_Iterator<_Secure_validation>' から減少できませんでした

'std::operator -' の宣言を確認してください。
...

全然わからない！

Concept Check 3/3
Concept Checkを使った場合のエラーメッセージ(VC9)
error C2676:
二項演算子 '+=' : 'std::list<_Ty>::_Iterator<_Secure_validation>' は、
この演算子または定義済の演算子に適切な型への変換の定義を行いません。

クラステンプレートのメンバ関数
'boost::RandomAccessIterator<TT>::~RandomAccessIterator(void)' の
コンパイル中
...

かなりよくなった

Conversion
型変換ライブラリ
// lexical_cast : 数値と文字列の相互変換
int n = boost::lexical_cast<int>(“123”);
std::string s = boost::lexical_cast<std::string>(123);

Base* b;

// polymorphic_downcast : アサート + static_cast
Derived* d = boost::polymorphic_downcast<Derived*>(b);

// polymorphic_cast : 失敗時は例外を投げるdynamic_cast
Derived* d = boost::polymorphic_cast<Derived*>(b);

CRC
CRC計算
// "123456789"のASCIIコード
unsigned char const data[] =
{ 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x39 };
std::size_t const data_len = sizeof(data) / sizeof(data[0]);

boost::uint16_t const expected = 0x29B1;

// CRC-CCITT
boost::crc_basic<16> crc_ccitt1(0x1021, 0xFFFF, 0, false, false);
crc_ccitt1.process_bytes(data, data_len);
assert(crc_ccitt1.checksum() == expected);

Date Time
日付・時間ライブラリ
using namespace boost::gregorian;
using namespace boost::posix_time;

ptime now = second_clock::local_time();

// 日付計算
date today = now.date();
date tomorrow = today + date_duration(1);

// 時間計算
ptime t = now + minutes(3);

Dynamic Bitset
大きさを動的に変えられるbitset
boost::dynamic_bitset<> bs(10);

// 偶数番目のビットを立てる
for (size_t i = 0; i < bs.size(); ++i) {
if (i % 2 == 0)
bs[i] = 1; // 添字アクセス
}

cout << bs << endl; // 0101010101

Enable If
型特性によるオーバーロード
template <class T>
void f(T x, typename enable_if<is_integral<T> >::type* = 0)
{ cout << "整数型" << endl; }

template <class T>
void f(T x, typename disable_if<is_integral<T> >::type* = 0)
{ cout << "整数型以外" << endl; }

int i; char c; double d;

f(i); // int : 整数型
f(c); // char : 整数型
f(d); // double : 整数型以外

Exception
catchする度にエラー情報を付加する
class MyException : public boost::exception, public std::exception {};
typedef boost::error_info<struct tag_errmsg, string> error_message;

void g() { BOOST_THROW_EXCEPTION(MyException()); }

void f() {
try { g(); }
catch (MyException& e) {
e << error_message(“何か悪いことをした”); // エラー情報を付加して
throw; // 再スロー
}
}

try { f(); }
catch (MyException& e) { // 階層的に情報が付加された例外を受け取る
cout << boost::diagnostic_information(e) << endl; // 表示
}

Filesystem
パス、ファイル、ディレクトリ操作
using namespace boost::filesystem;

remove_all(“my_dir”); // ディレクトリ内のファイル削除

create_directory(“my_dir”); // ディレクトリ作成

ofstream file(“my_dir/a.txt”); // ファイル書き込み
file << “test¥n";
file.close();

if (!exists(“my_dir/a.txt”)) // ファイルの存在チェック
std::cout << “ファイルがない¥n";

Flyweight
リソースの共有
using boost::flyweights::flyweight;

flyweight<std::string> f1("abc");
flyweight<std::string> f2("abc");

// f1とf2は同じオブジェクトを指している
assert(&f1.get() == &f2.get());

Foreach
foreach文。コンテナ/配列を順番に処理する
vector<string> v;
v.push_back("abc");
v.push_back("123");
v.push_back("xyz");

BOOST_FOREACH (const string& s, v) {
cout << s << endl;
}

abc
123
xyz

Format
文字列のフォーマット
// sprintf風のフォーマット
string s1 = (boost::format("this year is %d.") % 2009).str();
cout << s1 << endl; // this year is 2009.

// プレースホルダーによるフォーマット
string s2 = (boost::format("next year is %1%.") % 2010).str();
cout << s2 << endl; // next year is 2010

Function
汎用関数オブジェクト
テンプレート引数は関数の型ではなく関数の形(戻り値の型とパラメータの型)

int func(double) { return 1; }

struct functor {
typedef int result_type;
int operator()(double) const { return 2; }
};

// 関数ポインタ
boost::function<int(double)> f1 = func;
int r1 = f1(3.14);

// 関数オブジェクト
boost::function<int(double)> f2 = functor();
int r2 = f2(3.14);

Function Types
関数の型情報を取得するメタ関数

using namespace boost::function_types;

// 型が関数ポインタかどうか判別
bool b = is_function_pointer<bool(*)(int)>::value; // == true

// 関数(関数ポインタ or 関数オブジェクト)の戻り値の型を取得
typedef result_type<bool(&)(int)>::type result_type; // is bool

Fusion
様々なデータ構造を持つ
コンパイル時＆実行時タプルライブラリ
struct disp {
template <class T>
void operator()(T x) const { cout << x << endl; }
};

using namespace boost::fusion;

// コンパイル時のタプル(型リスト)操作：一番後ろの型を取り除く
typedef vector<int, double, string, string> typelist;
typedef result_of::pop_back<typelist>::type unique_typelist;
typedef result_of::as_vector<unique_typelist>::type vector_type;

// 実行時のタプル操作：タプルの全要素を出力
vector_type v(1, 3.14, "abc");
for_each(v, disp());

GIL
画像処理
using namespace boost::gil;

rgb8_image_t img;
jpeg_read_image("a.jpg", img);

// 100x100にリサイズ
rgb8_image_t square (100, 100);
resize_view(const_view(img),
view(square),
bilinear_sampler());
jpeg_write_view("out-resize.jpg", const_view(square));

Graph
グラフ構造
typedef adjacency_list<vecS, vecS, bidirectionalS> Graph;

// 頂点のため便宜上のラベルを作る
enum { A, B, C, D, E, N };
const int num_vertices = N;

// グラフの辺を書き出す
typedef std::pair<int, int> Edge;
Edge edge_array[] =
{ Edge(A,B), Edge(A,D), Edge(C,A), Edge(D,C),
Edge(C,E), Edge(B,D), Edge(D,E) };
const int num_edges = sizeof(edge_array)/sizeof(edge_array[0]);

Graph g(num_vertices); // グラフオブジェクトを宣言

// グラフオブジェクトに辺を追加
for (int i = 0; i < num_edges; ++i)
add_edge(edge_array[i].first, edge_array[i].second, g);

Interprocess
プロセス間共有メモリ
int main(int argc, char* argv[])
{
using namespace boost::interprocess;
typedef pair<double, int> MyType;

if (argc == 1) {
managed_shared_memory shm(create_only, "MySharedMemory", 128);

// MyTypeのオブジェクトを作成して初期化
MyType* a = shm.construct<MyType>("MyType instance")(0.0, 0);
} else {
managed_shared_memory shm(open_only, "MySharedMemory");

pair<MyType*, size_t> res = shm.find<MyType>("MyType instance");
shm.destroy<MyType>("MyType instance");
}
}

Interval
区間計算
using namespace boost::numeric;

// 区間内かどうかのチェック
interval<double> range(1.0, 5.0);
assert(in(3.0, range));

// 区間同士の計算
interval<double> x(2, 3);
interval<double> y(1, 4);
interval<double> z = x + y;
cout << z << endl; // [3, 7]

Intrusive
侵入コンテナ
オブジェクトのコピーではなくオブジェクト自身を格納する
using namespace boost::intrusive;

class Window : public list_base_hook<> {
public:
typedef list<Window> window_list;
static window_list windows;

Window() {windows.push_back(*this);}
virtual ~Window(){windows.erase(window_list::s_iterator_to(*this));}
virtual void Paint() = 0;
};
Window::window_list Window::windows;

void paint_all_windows() {
for_each(Window::windows, boost::mem_fn(&Window::Paint));
}

IO State Server
IO Streamの状態管理
void hex_out(std::ostream& os, int x)
{
boost::io::ios_flags_saver ifs(os);
os << std::hex << x << endl;
} // ここでstreamの状態が戻る

int x = 20;
cout << x << endl; // 20 : 10進(状態変更前)
hex_out(cout, x); // 14 : 16進(状態変更)
cout << x << endl; // 20 : 10進(状態が戻ってる)

Iostreams
拡張IO Streamライブラリ。
streamクラスを簡単に作るLibrary for Librariesであり、
パイプ演算子によるフィルタ設定, etc…
namespace io = boost::iostreams;
struct upper_filter : io::stdio_filter {
void do_filter() {
int c;
while ((c = std::cin.get()) != EOF)
std::cout.put(std::toupper((unsigned char)c));
}
};
BOOST_IOSTREAMS_PIPABLE(upper_filter, 0)

// 大文字に変換して、gzip圧縮して、ファイルに出力
io::filtering_ostream out(upper_filter() |
io::gzip_compressor() |
io::file_sink("a.txt"));
out << "aiueo" << std::endl;

Iterators
イテレータを簡単に作るためのライブラリ
class count_iterator : public boost::iterator_facade<
count_iterator, const int, boost::forward_traversal_tag> {
public:
count_iterator(int x) : x_(x) {}
private:
friend class boost::iterator_core_access;

void increment() { ++x_; }
const int& dereference() const { return x_; }
bool equal(const count_iterator& other) const
{ return x_ == other.x_; }

int x_;
};

copy(count_iterator(0), count_iterator(5),
ostream_iterator<int>(cout, “")); // 01234

Lambda
ラムダ式。その場で関数オブジェクトを作成する
using namespace boost::lambda;

vector<int> v;
v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3);

for_each(v.begin(), v.end(), cout << _1 << ' '); // 1 2 3

cout << _1 << ‘ ’;
でこんな感じの関数オブジェクトができると思ってもらえれば。
struct F {
template <class T>
ostream& operator()(const T& x) const
{ return cout << x << ‘ ’; }
};

Math
数学の特殊関数とか
using namespace boost::math;

cout << factorial<double>(3) << endl; // 階乗 : 6
cout << round(3.14) << endl; // 四捨五入 : 3
cout << gcd(6, 15) << endl; // 最大公約数 : 3

Member Function
std::mem_funとstd::mem_fun_refを一般化したもの
struct button {
explicit button(const point p);
void draw() const;
};

vector<button> v;
v.push_back(button( 10, 10));
v.push_back(button( 10, 30));
v.push_back(button(200, 180));

// 全てのbuttonのdrawメンバ関数を呼ぶ
for_each(v.begin(), v.end(), boost::mem_fn(&button::draw));

MPL
テンプレートメタプログラミングのライブラリ
template <class T>
struct add_ptr { typedef T* type; };

using namespace boost::mpl;

typedef vector<int, char> vec1; //{int,char}
typedef push_back<vec1, double>::type vec2; //{int,char,double}
typedef reverse<vec2>::type vec3; //{double,char,int}
typedef transform<vec3, add_ptr<_> >::type vec4; //{double*,char*,int*}

typedef vector<double*, char*, int*> result;
BOOST_MPL_ASSERT(( equal<vec4, result> )); // OK

Multi Array
多次元配列
typedef boost::multi_array<int, 3> Array;
Array ar(boost::extents[3][4][2]);

int value = 0;
for (size_t i = 0; i < ar.size(); ++i)
for (size_t j = 0; j < ar[i].size(); ++j)
for (size_t k = 0; k < ar[i][j].size(); ++k)
ar[i][j][k] = value++;

Multi Index
複数のソート順、アクセス順序を持たせることのできるコンテナ
using namespace boost::multi_index; #1 入れた順(sequenced)
typedef multi_index_container< C++
std::string, Action Script
indexed_by< Basic
sequenced<>, #2 辞書順(ordered)
ordered_non_unique<identity<std::string> > Action Script
> Basic
> container; C++

container words;
words.push_back("C++");
words.push_back("Action Script");
words.push_back("Basic");

copy(words, ostream_iterator<string>(cout, “¥n”)); // #1 入れた順

const container::nth_index<1>::type& c = words.get<1>();
copy(c, ostream_iterator<string>(cout, “¥n”)); // #2 辞書順

Numeric Conversion
数値型の型変換
typedef boost::numeric::converter<int, double> DoubleToInt;

try {
int x = DoubleToInt::convert(2.0);
assert(x == 2);

double m = boost::numeric::bounds<double>::highest();
int y = DoubleToInt::convert(m);
// デフォルトではpositive_overflowを投げる
}
catch (boost::numeric::positive_overflow& ex) {
cout << ex.what() << endl;
}

Operators
関連する演算子の自動生成
class person : boost::less_than_comparable<person> {
int id_;
public:
explicit person(int id) : id_(id) {}

// operator<を定義すれば、>, <=, >=が自動生成される
friend bool operator<(const person& lhs, const person& rhs)
{ return lhs.id_ < rhs.id_; }
};

person a(1);
person b(2);

bool c = a < b;
bool d = a > b;
bool e = a <= b;
bool f = a >= b;

Optional
有効な値と、無効な値
エラー値が-1だったり空文字列だったりするので統一する
boost::optional<int> find(const vector<int>& v, int x)
{
vector<int>::const_iterator it = find(v.begin(), v.end(), x);
if (it != v.end())
return x; // 見つかったら有効な値を返す
return boost::none; // 見つからなかったら無効な値を返す
}

vector<int> v;
v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3);

boost::optional<int> p = find(v, 1);
if (p)
cout << "found : " << p.get() << endl; // found : 1
else
cout << "not found" << endl;

Parameter
名前付き引数
BOOST_PARAMETER_NAME(name)
BOOST_PARAMETER_NAME(age)

template <class Args>
void print(const Args& args)
{
cout << args[_name] << ", " << args[_age] << endl;
}

print((_name="Akira", _age=24));
print((_age=24, _name="Akira"));

Akira, 24
Akira, 24

Pointer Container
ヒープオブジェクトを格納するためのコンテナ
スマートポインタのコンテナよりもコストが低い
struct drawable {
virtual void draw() const = 0;
};
struct rectangle : drawable { void draw() const {} };
struct circle : drawable { void draw() const {} };

boost::ptr_vector<drawable> v;

v.push_back(new rectangle());
v.push_back(new circle());

v.front().draw();

Pool
メモリプール
struct X {
...
};

void f()
{
boost::object_pool<X> pool;

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
X* x = pool.malloc();

...xを使って何かする...
}
} // ここでpoolのメモリが解放される

Preprocessor
プリプロセッサメタプログラミングのライブラリ
コードの自動生成とかに使う(可変引数とか)
#define MAX 3
#define NTH(z, n, data) data ## n

int add(BOOST_PP_ENUM_PARAMS(MAX, int x))
{
return BOOST_PP_REPEAT(MAX, NTH, + x);
}

assert(add(1, 2, 3) == 6);

int add( int x0 , int x1 , int x2)
{
return + x0 + x1 + x2;
}

assert(add(1, 2, 3) == 6)

Property Map
インターフェースのマッピング
iterator_traitsの拡張版みたいなもの
template <class Assoc>
void foo(Assoc& m)
{
typedef typename boost::property_traits<Assoc>::value_type type;

type& value = get(m, "Johnny");
value = 38;

m["Akira"] = 24;
}

map<string, int> m;
boost::associative_property_map<map<string, int> > pm(m);

m.insert(make_pair("Millia", 16));
foo(pm);

Proto
Expression Templateのライブラリを作るためのライブラリ

namespace proto = boost::proto;

proto::terminal<std::ostream&>::type cout_ = { std::cout };

template <class Expr>
void evaluate(const Expr& expr)
{
proto::default_context ctx;
proto::eval(expr, ctx);
}

evaluate(cout_ << "hello" << ',' << " world");

Python
C++からPython、PythonからC++を使うためのライブラリ

1.C++の関数を用意する
const char* greet() { return "hello, world“; }

2.C++の関数をPython用にエクスポートする(DLLが作成される)
#include <boost/python.hpp>

BOOST_PYTHON_MODULE(hello_ext)
{
using namespace boost::python;
def("greet", greet);
}

3.PythonでDLLをインポートしてC++関数を呼び出す
>>> import hello_ext
>>> print hello.greet()
hello, world

Random
疑似乱数生成ライブラリ
疑似乱数生成器と分布の方法を分けて指定できるのが特徴

// 疑似乱数生成器：メルセンヌツイスター法
// 分布方法：一様整数分布(1～10)

mt19937 gen(static_cast<unsigned long>(time(0)));
uniform_int<> dst(1, 10);
variate_generator<mt19937&, uniform_int<> > rand(gen, dst);

for (int i = 0; i < 10; ++i)
cout << rand() << endl;

Range
範囲に対する操作のためのユーティリティ

template <class R, class T>
typename boost::range_iterator<R>::type find(R& r, T x)
{
return std::find(boost::begin(r), boost::end(r), x);
}

std::vector<int> v;
int ar[3];

std::vector<int>::iterator it = find(v, 3); // コンテナ
int* p = find(ar, 3); // 配列

Ref
参照ラッパ
関数テンプレートのパラメータがT xになってるときにint valueを
渡すとTがint&ではなくintに推論されてしまうのでboost::refで
明示的に参照にする。boost::bindと組み合わせて使うことが多い。
void f(int& x)
{
x = 3;
}

int x = 1;

boost::bind(f, x)();
cout << x << endl; // 1 : 変わってない

boost::bind(f, boost::ref(x))();
cout << x << endl; // 3 : OK

Scope Exit
関数を抜けるときに実行されるブロックを定義する
(&variable)で変数を参照でキャプチャ
(variable)で変数をコピーでキャプチャ
class window {
button back_button_;
button next_button_;
public:
void mouse_up()
{
BOOST_SCOPE_EXIT((&back_button_)(&next_button_)) {
back_button_.up();
next_button_.up();
} BOOST_SCOPE_EXIT_END;

…ボタンが押されたときの処理とか…

} // ここで各ボタンのup()が呼ばれる
};

Serialization
クラス情報のシリアライズ／デシリアライズ

class Person {
int age;
string name;

friend class boost::serialization::access;
template <class Archive>
void serialize(Archive& archive, unsigned int version)
{
archive & boost::serialization::make_nvp("Age", age);
archive & boost::serialization::make_nvp("Name", name);
}
};
std::ofstream ofs("C:/person.xml");
boost::archive::xml_oarchive oarchive(ofs); // XMLシリアライズ

Person person;
oarchive << boost::serialization::make_nvp("Root", person);

Signals2
シグナル・スロット

struct back {
void operator()() const { std::cout << "back" << std::endl; }
};

struct rollback {
void operator()() const { std::cout << "rollback" << std::endl; }
};

boost::signals2::signal<void()> event;

event.connect(back());
event.connect(rollback());

event(); // back::operator(), rollback::operator()が呼ばれる

Smart Pointers
スマートポインタライブラリ

void foo()
{
// スコープ抜けたら解放されるスマートポインタ(コピー不可)
boost::scoped_ptr<hoge*> h(new hoge());

h->bar();

} // ここでdeleteされる

Spirit
構文解析

// "(1.0, 2.0)"という文字列をパースしてdoubleの組に入れる
string input("(1.0, 2.0)");

pair<double, double> p;
qi::parse(input.begin(), input.end(),
'(' >> qi::double_ >> ", " >> qi::double_ >> ')',
p);

Statechart
状態マシン
struct StartStopEvent : event<StartStopEvent> {};
struct ResetEvent : event<ResetEvent> {};

struct Active; struct Stopped;
struct StopWatch : state_machine<StopWatch, Active> {};

struct Active : simple_state<Active, StopWatch, Stopped>
{ typedef transition<ResetEvent, Active> reactions; };

struct Running : simple_state<Running, Active>
{ typedef transition<StartStopEvent, Stopped> reactions; };

struct Stopped : simple_state<Stopped, Active>
{ typedef transition<StartStopEvent, Running> reactions; };

StopWatch watch;
watch.initiate();
watch.process_event(StartStopEvent()); // stop -> run
watch.process_event(StartStopEvent()); // run -> stop
watch.process_event(StartStopEvent()); // stop -> run
watch.process_event(ResetEvent()); // run -> stop

Static Assert
コンパイル時アサート
Type Traitsと組み合わせてテンプレートの要件にしたり
コンパイル時計算の結果が正しいか検証するのに使う
template <class Integral>
bool is_even(Integral value)
{
// 整数型じゃなかったらコンパイルエラー
BOOST_STATIC_ASSERT(is_integral<Integral>::value);
return value % 2 == 0;
}

is_even(3); // OK
is_even(3.14); // エラー！

String Algo
文字列のアルゴリズム
string str = "hello world ";

boost::to_upper(str); // “HELLO WORLD ” : 大文字に変換
boost::trim_right(str); // “HELLO WORLD” : 右の空白を除去

// 拡張子の判定
bool is_executable(const std::string& filename)
{
return boost::iends_with(filename, ".exe");
}

Swap
std::swapの強化版
struct hoge {
void swap(hoge&) {}
};

// 組み込み配列をswap可能
int a1[3];
int a2[3];
boost::swap(a1, a2);

// 専門特化したswapがあればそっちを使う。この場合はhoge::swap
hoge h1;
hoge h2;
boost::swap(h1, h2);

System
各OSのエラーコードをラップして汎用化
namespace sys = boost::system;

try {
// OS固有のAPIでエラーが発生したら
WSADATA wsa_data;
int result = WSAStartup(MAKEWORD(2, 0), &wsa_data);

// error_codeでOS固有のエラー情報を取得してsystem_error例外を投げる
if (result != 0) {
throw sys::system_error(
sys::error_code(result,
sys::error_category::get_system_category()),
"winsock");
}
}
catch (sys::system_error& e) {
cout << e.code() << "," << e.what() << endl;
throw;
}

Test
テストライブラリ
using namespace boost::unit_test_framework; Running 1 test case…

void size_test() *** No errors detected
{
std::vector<int> v;
const int size = v.size();

v.push_back(3);
BOOST_CHECK_EQUAL(v.size(), size + 1);

v.pop_back();
BOOST_CHECK_EQUAL(v.size(), size);
}

test_suite* init_unit_test_suite(int argc, char* argv[])
{
test_suite* test = BOOST_TEST_SUITE("test");
test->add(BOOST_TEST_CASE(&size_test));
return test;
}

Thread
スレッド
void hello()
{
cout << "Hello Concurrent World" << endl;
}

int main()
{
boost::thread t(hello);
t.join();
}

Timer
簡単な時間計測
boost::timer t;

// 時間のかかる処理...

cout << "処理時間 : " << t.elapsed() << "秒" << endl;

処理時間 : 3.109秒

Tokenizer
トークン分割
void disp(const string& s) { cout << s << endl; }

string s = "This is a pen";
boost::tokenizer<> tok(s);

for_each(tok.begin(), tok.end(), disp);

This
is
a
pen

Tribool
3値bool
using namespace boost::logic;

tribool a = true; // 真
a = false; // 偽
a = indeterminate; // 不定

Tuple
タプル
std::pairは2つの値の組だが、tupleは3つ以上の値も可能
using namespace boost::tuples;

tuple<int, string, double> get_info() // 多値を返す関数
{
return make_tuple(5, "Hello", 3.14);
}

tuple<int, string, double> t = get_info();

int n;
double d;
tie(n, ignore, d) = get_info(); // 一部の値を取り出す(2番目はいらない)

Typeof
型推論
C++0xのautoとdecltypeをエミュレーション
int a;

// 式の適用結果の型 : int b = a + 2;
BOOST_TYPEOF(a + 2) b = a + 2;

// 右辺の式から左辺の型を推論 : int c = b + 2;
BOOST_AUTO(c, b + 2);

C++0xではこうなる
int a;

// 式の適用結果の型 : int b = a + 2;
decltype(a + 2) b = a + 2;

// 右辺の式から左辺の型を推論 : int c = b + 2;
auto c = b + 2);

uBLAS
ベクトルや行列といった線形代数のライブラリ
Expression Templateで組まれているため高速なのが特徴
using namespace boost::numeric::ublas;

vector<double> a(3);
a[0] = 0;
a[1] = 0;
a[2] = 0;

vector<double> b(3);
b[0] = 10;
b[1] = 0;
b[2] = 0;

vector<double> v = b - a; // 目的地へのベクトル
v = v / norm_2(v); // 正規化

std::cout << v << std::endl; // [3](1,0,0)

Units
単位計算
using namespace boost::units;
using namespace boost::units::si;

quantity<length> x(1.5 * meter); // 1.5m
quantity<length> y(120 * centi * meter); // 120cm
cout << x * y << endl; // 面積 : 1.8 m^2

Unordered
ハッシュ表の連想コンテナ
boost::unordered_map<string, int> m;

// 辞書作成
m["Akira"] = 3;
m["Millia"] = 1;
m["Johnny"] = 4;

// 要素の検索 : 見つからなかったらout_of_range例外が投げられる
int& id = m.at("Akira");
assert(id == 3);

Utility
その名の通りユーティリティ
class Window : private boost::noncopyable { // コピー禁止のクラスにする
...
};

struct functor {
typedef int result_type;

int operator()() const {}
};

// 関数(オブジェクト)の戻り値の型を取得
typedef boost::result_of<functor()>::type result_type;
BOOST_STATIC_ASSERT((boost::is_same<result_type, int>::value));

Variant
指定した型を格納できるUnion
class my_visitor : public boost::static_visitor<int>
{
public:
int operator()(int i) const
{ return i; }

int operator()(const string& str) const
{ return str.length(); }
};

boost::variant<int, std::string> u("hello world");
cout << u; // "hello world"が出力される

int result = boost::apply_visitor(my_visitor(), u);
cout << result; // 11が出力される("hello world"の文字列長)

Wave 1/2
C99, C++のプリプロセッサ
1. プリプロセッサを用意(wave.exeとする)
using namespace boost::wave;

std::ifstream file(argv[1]);
std::string source(std::istreambuf_iterator<char>(file.rdbuf()),
std::istreambuf_iterator<char>());

typedef context<std::string::iterator,
cpplexer::lex_iterator<cpplexer::lex_token<> > > context_type;

context_type ctx(source.begin(), source.end(), argv[1]);

context_type::iterator_type first = ctx.begin();
context_type::iterator_type last = ctx.end();

while (first != last) {
std::cout << (*first).get_value();
++first;
}

Wave 2/2
2. C++のソースコードを用意する(a.cppとする)

#define HELLO "Hello World"

int main()
{ std::cout << HELLO << std::endl; }

3. a.cppをBoost.Waveでプリプロセス処理する

> wave.exe a.cpp

int main()
{ std::cout << “Hello World” << std::endl; }

Xpressive
正規表現
// 文字列中の <ほげほげ> にマッチするものを検索
using namespace boost::xpressive;

std::string str = "The HTML tag <title> means that ...";
sregex rex = sregex::compile(“<[^>]+>”);

smatch result;
if (regex_search(str, result, rex)) {
std::cout << "match : " << result.str() << std::endl;
}

match : <title>

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