C++ 中的 Boost 库
本文将演示如何在 C++ 中使用 Boost 库。
使用 Boost 多精度库进行高精度计算
Boost 是 C++ 库的开源许可集合，它提供从通用编程到特定领域库（如图像处理或分布式内存并行）的不同工具。它包含几十个单独的库，其中一些已被合并到最近的 STL 版本中。
这些库都经过了广泛的同行评议，它们为任何开源或商业项目提供了高质量、可靠的代码。
由于有大量关于 Boost 库的资料需要介绍，我们将仅展示这些库的强大功能的几个示例。请注意，大多数操作系统中通常不包含 Boost 库，而且很可能，如果你过去没有安装它，则必须安装它。
我们将从 Multiprecision 库开始，它具有处理高精度数学计算的能力。通常，我们知道数字的 C++ 基本类型的大小有限，最大为 64 位值。即使我们忽略浮点数，对于 unsigned 值，可以用内置类型表示的大整数最大约为 1,84 * 10^19。对于许多实际应用程序，甚至对于想要实现有用的高精度计算器应用程序的程序员来说，这可能是个问题。
Multiprecision 库提供了不同的预定义类型整数类型，如 int128_t、int256_t、int512_t 和 int1024_t，可用于存储固定大小的整数值。另一方面，如果用户无法提前知道计算的限制，则可以使用 cpp_int 类型来存储任意精度的整数。
这些类型的基本用法显示在以下代码片段中，该代码片段演示了 long long 类型表示的最大数字的乘法。
#include <boost/multiprecision/cpp_int.hpp>
using std::cout;
using std::endl;
using namespace boost::multiprecision;
int128_t Multiply(long long A, long long B) {
int128_t ans = (int128_t) A * B;
return ans;
}
cpp_int Multiply2(long long A, long long B) {
cpp_int ans = (cpp_int) A * B;
return ans;
}
int main() {
long long first = 9223372036854775807;
long long second = 9223372036854775807;
cout << "Product of "<< first << " * " << second << " = \n"
<< Multiply(first,second) << endl;
cout << "Product of "<< first << " * " << second << " = \n"
<< Multiply2(first,second) << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
Product of 9223372036854775807 * 9223372036854775807 =
85070591730234615847396907784232501249
Product of 9223372036854775807 * 9223372036854775807 =
85070591730234615847396907784232501249
使用 Boost 循环缓冲区数据结构作为符合 STL 的容器
Boost 库提供的另一个强大工具是作为 STL 兼容容器实现的循环缓冲区数据结构。循环缓冲区类似于 std::list 和 std::deque，不同之处在于它具有固定容量，并且在构造对象时分配相应的内存。
用户应该包含 <boost/circular_buffer.hpp> 标头并构造一个名为 boost::circular_buffer 的新对象。请注意，后者是一个模板类，并接受将存储在缓冲区中的元素的类型名称。该数据结构还提供了 push_back/push_front 成员函数以将元素添加到缓冲区的各个末端，以及 pop_back/pop_front 成员函数以删除元素。
当循环缓冲区被填满时，新添加的元素会从缓冲区的请求中被覆盖。下一个代码示例显示了对 boost::circular_buffer 的常见操作，而该类的详细描述可以在这里找到。
#include <boost/multiprecision/cpp_int.hpp>
#include <boost/circular_buffer.hpp>
using std::cout;
using std::endl;
template<typename T>
void printBuffer(boost::circular_buffer<T> cbuf) {
for (const auto &item : cbuf) {
cout << item << "; ";
}
cout << endl;
}
int main() {
boost::circular_buffer<int> cb(10);
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
cb.push_back(i);
}
printBuffer(cb);
cout << "cb.back: " << cb.back() << endl;
cout << "cb.front: " << cb.front() << endl;
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
cb.push_front(i);
}
printBuffer(cb);
cout << "cb.back: " << cb.back() << endl;
cout << "cb.front: " << cb.front() << endl;
cb.pop_back();
printBuffer(cb);
cb.pop_front();
printBuffer(cb);
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9;
cb.back: 9
cb.front: 0
4; 3; 2; 1; 0; 0; 1; 2; 3; 4;
cb.back: 4
cb.front: 4
4; 3; 2; 1; 0; 0; 1; 2; 3;
3; 2; 1; 0; 0; 1; 2; 3;
Founder of DelftStack.com. Jinku has worked in the robotics and automotive industries for over 8 years. He sharpened his coding skills when he needed to do the automatic testing, data collection from remote servers and report creation from the endurance test. He is from an electrical/electronics engineering background but has expanded his interest to embedded electronics, embedded programming and front-/back-end programming.
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