Boost最新程序库完全开发指南
Boost最新程序库完全开发指南
基本信息
作者：罗剑锋
出版社：电子工业出版社
ISBN：9787121115776
出版日期：2010 年9月
开本：16开
页码：578
版次：1-1
编辑推荐
站在C++98的最高峰迎接C++0x的曙光
深入C++“准”标准库，Boost你的力量
内容简介
boost是一个功能强大、构造精巧、跨平台、开源并且完全免费的c++程序库，有着“c++‘准’标准库”的美誉。
它由c++标准委员会部分成员所设立的boost社区开发并维护，使用了许多现代c++编程技术，内容涵盖字符串处理、正则表达式、容器与数据结构、并发编程、函数式编程、泛型编程、设计模式实现等许多领域，极大地丰富了c++的功能和表现力，能够使c++软件开发更加简洁、优雅、灵活和高效。
本书基于boost1.42版，介绍了其中的所有99个库，并且详细深入地讲解了其中数十个库，同时实现了若干颇具实用价值的工具类和函数，可帮助读者迅速理解掌握boost的用法以及应用于实际的开发工作中。
本书内容丰富、结构严谨、详略得当、讲解透彻，带领读者领略了c++的最新前沿技术，相信会是每位c++程序员的必备工具书。
目录
第0章 导读
第1章 boost程序库总论
第2章 时间与日期
第3章 内存管理
第4章 实用工具
第5章 字符串与文本处理
第6章 正确性与测试
第7章 容器与数据结构
第8章 算法
第9章 数学与数字
第10章 操作系统相关
第11章 函数与回调
第12章 并发编程
第13章 编程语言支持
第14章 其他boost组件
第15章 boost与设计模式
第16章 结束语
附录a 推荐书目
附录b 网络资源
附录c c++标准简述
附录d stl简述
附录e ref_array实现代码
前言
屈指算来，接触C++语言至今已经有十余个年头了。回首往事，不禁感慨良多。
缘起
1996年我上大学最开始学的是Pascal，不得不说，Pascal严谨的程序风格确实很适合作为一门教学语言，然而用于实际开发就不那么合适了（直到出现Delphi）。由于当时学校并未开设C语言课程，因此在Pascal课程结束后我就买书自学C/C++语言，并在次年报名国家计算机水平考试，靠着一点点编程和考试的“天分”获得了高级程序员资质（当年很热衷考级考证，后来就“淡定”多了）。虽然有了资格证，但我仍然算是个C++的初学者，对于C++的认识还处于C的面向过程和简单的基于对象层次上。
新千年伊始我考入了北京理工大学就读研究生，因为跟导师做项目开始接触STL与C++标准库，大概是2005年从1 33版结识了Boost，这才真正领略了C++的精髓。那段时期Java和C#正在国内大行其道，C++则势单力薄，有关STL和C++标准的技术书籍寥寥无几，而讲解Boost的书更是为零，故对Boost的学习基本只能靠自己的摸索与实践。好在Boost自带的文档相当丰富（虽然看全英文的资料十分辛苦），而且源码也写得比较清晰规范，在熟悉了STL的基础上学习Boost倒也并不算太难。
但Boost的一个最大的特点就是“庞大”，功能组件众多，要想把它全部装进脑子里融会贯通基本上是不可能的，使用时需要经常查阅英文文档，相当的麻烦。因此，在学习的过程中，我逐渐产生了编写学习笔记的想法。一开始只是一个简单的纯文本文件，记录了一些使用经验的片断，随着积累的不断增加，纯文本形式已经不能够满足知识整理的需求了，于是我又把这些文字迁移到了Word文档里，把使用经验分类编目，加以较系统地归纳梳理。慢慢地，这份学习笔记居然有了上万字的规模，成为了一份很好的Boost备忘参考，在日常的开发工作中给了我很大的帮助——就像《设计模式》一书中所说的那样，捕获了很多使用Boost解决问题的实践经验，避免了重复发现。不过，这份资料一直是仅限于我个人使用，属于“自娱自乐”的作品，从未示人。
时间一晃到了2010年1月份的某天夜里，不知道是什么原因我忽然失眠了，躺在床上翻来覆去怎么也睡不着。突然，一个念头闯入了脑海：把Boost开发经验整理出版吧，让更多人能够分享这些知识，正所谓“独乐乐，与众乐乐，孰乐？”。这个大胆的想法的出现让我那天的失眠又延长了几个小时——关于书的各种构想在头脑中“肆虐横行”。
随后的几天里我就把这个想法付诸行动了，虽然以前也写过并发表很多文章，也在网上印刷了几本个人文集，但出版正式的书还是第一次。在把学习笔记进一步整理完善，编写出较完整的结构和一个样章后，我就开始联系出版社了。当初并没有多大的信心，毕竟我这个作者名不见经传，也没有什么资历、背景和名气（而且还是个“网盲”，从未跟随潮流开个人博客）。很幸运，发出的第一个E-mail就是电子工业出版社，而且编辑也在第一时间回复了我，这才给了我以持续写作完成全书的动力。
写作过程中我也进一步加深了对Boost的认识，澄清了许多原来未曾注意到的细节。原本只打算写20万字左右、三百多页，但写到中途才发现Boost库的博大精深远非当初的理解，也意识到了自己当初学习的肤浅。历经了近半年近乎不眠不休的努力，最终呈现给读者的是这本厚达500多页的图书，文字量是最初学习笔记的数十倍，内容也翔实丰满了很多——达成这个结果，我个人可以说是问心无愧了。
C++与Boost
C++较Java和C#等语言的一个最大不同在于它并非是由某个公司或个人把持的，它的真正发展动力来自于广大程序员。Boost就是这样的一个典范，它成功地填补了从C++98到C++0x这“失落的十年”间的空白，在竞争对手Java和C#不断更新版本新增特性的时候以库的形式极大地增强了C++的能力，使C++不至于因为标准规范的滞后而落后于时代，而且Boost还深层次挖掘了C++的潜力，开创了泛型编程、模板元编程、函数式编程等崭新的境界。
就个人来说，我比较喜欢的Boost版本有两个，分别是1 35和1 39：1 35版增加了asio、bimap、circular_buffer等许多重要组件，而1 39版则增加了signals2库，这两个版本都在我的工作用机上停留了相当长的时间。落笔之时，Boost已经更新到了1 43版，成长为了一个相当完善、全面、强大的C++程序库。可以毫不夸张地说，现在的C++程序员，如果不熟悉Boost，那么至少丧失了一半使用C++的好处，同时会多耗费数倍的开发精力和时间。
随着C++0x标准的即将来临，Boost程序库的发展也出现了加速的趋势，由原来间隔数月不定期更新版本，改为定期（每3个月左右）发布新版本，而且每个新版本都会包含大量极有价值的更新内容。因此，希望读者在阅读本书时及时访问Boost的官网，以便获取最新的版本。
感谢读者选择本书，再说一句真心的“套话”（笑）：限于作者水平有限，书中错漏在所难免，敬请读者原谅、指正。
首先我要感谢整个C++群体，特别是：C++语言的发明者Bjarne Stroustrup博士——他给我们带来了美妙的C++；然后是Alexander Stepanov和C++标准委员会——他们把STL引入了C++，开创了C++的现代编程风格；以及Beman G Dawes、Boost程序库的所有作者和Boost社区——他们为我们奉献了如此高水准的程序库。
其次我要感谢电子工业出版社博文视点公司，他们给了我这个把自己的开发经验出版成书的机会，在把潦草的个人学习笔记变成正式图书的过程中他们付出了艰辛的努力。还要感谢陈硕先生，他审阅了本书的部分手稿，提出了很多有价值的参考意见，并慨然为本书撰写序言。
接下来我要感谢我的家人：感谢我的父母和弟弟，他们永远是我生命中最重要的人；感谢我的妻子，她自始至终都支持我的写作，并担负了大部分照顾孩子的家务（虽然偶有怨言）；还要对已满一岁半的女儿说声抱歉，为了写作本书，我已经牺牲了很多陪她玩耍的时间。
我还要感谢黄美华、冯薇、戚天龙、罗玉震、颜静、陈刚、张秋香、缪泽波等同事，长期的共事令我们建立了深厚的友谊。对后两位同事致以特别的感谢，他们对完成本书提供了大力的支持和帮助。
最后，感谢多年以来的好友岳大海、时吉斌、王峰，感谢我的中学老师邓英、杜爱芹、练鑫云、陈静，感谢我的研究生导师贾云得，以及所有在我成长过程中曾经给予我关心和帮助的朋友们！
序言
最近一年我电话面试了数十位 C++ 应聘者，惯用的暖场问题是“工作中使用过 STL 的哪些组件？使用过 Boost 的哪些组件？”。得到的答案大多集中在 vector、map 和 shared_ptr。如果对方是在校学生，我一般会问问 vector 或 map 的内部实现、各种操作的复杂度以及迭代器失效的可能场景。如果是有经验的程序员，我还会追问 shared_ptr 的线程安全性、循环引用的后果及如何避免、weak_ptr 的作用等。如果这些都回答得不错，进一步还可以问问如何实现线程安全的引用计数，如何定制删除动作等等。这些问题让我能迅速辨别对方的 C++ 水平。
我之所以在面试时问到 Boost，是因为其中的许多组件确实可以用于编写可维护的产品代码。Boost 包含近百个程序库，其中不乏具有工程实用价值的佳品。每个人口味与技术背景不一样，对 Boost 的取舍也不一样。就我的个人经验而言，首先可以使用绝对无害的库，例如 noncopyable、scoped_ptr、static_assert 等，这些库的学习和使用都比较简单，容易入手。其次，有些功能自己实现起来并不困难，正好 Boost 里提供了现成的代码，那就不妨一用，比如date_time 和 circular_buffer 等。然后，在新项目中，对于消息传递和资源管理可以考虑采用更加现代的方式，例如用 function/bind 在某些情况下代替虚函数作为库的回调接口、借助shared_ptr实现线程安全的对象回调等等。这二者会影响整个程序的设计思路与风格，需要通盘考虑，如果正确使用智能指针，在现代 C++ 程序里一般不需要出现 delete 语句。最后，对某些性能不佳的库保持警惕，比如 lexical_cast。总之，在项目组成员人人都能理解并运用的基础上，适当引入现成的 Boost 组件，以减少重复劳动，提高生产力。
Boost 是一个宝库，其中既有可以直接拿来用的代码，也有值得借鉴的设计思路。试举一例：正则表达式库 regex 对线程安全的处理。
早期的 RegEx 类不是线程安全的，它把“正则表达式”和“匹配动作”放到了一个类里边。由于有可变数据，RegEx 的对象不能跨线程使用。如今的 regex 明确地区分了不可变（immutable）与可变（mutable）的数据，前者可以安全地跨线程共享，后者则不行。比如正则表达式本身（basic_regex）与一次匹配的结果（match_results）是不可变的；而匹配动作本身（match_regex）涉及状态更新，是可变的，于是用可重入的函数将其封装起来，不让这些数据泄露给别的线程。正是由于做了这样合理的区分，regex 在正常使用时就不必加锁。
Donald Knuth 在“Coders at Work”一书里表达了这样一个观点：如果程序员的工作就是摆弄参数去调用现成的库，而不知道这些库是如何实现的，那么这份职业就没啥乐趣可言。换句话说，固然我们强调工作中不要重新发明轮子，但是作为一个合格的程序员，应该具备自制轮子的能力。非不能也，是不为也。
C/C++ 语言的一大特点是其标准库可以用语言自身实现。C 标准库的 strlen、strcpy、strcmp 系列函数是教学与练习的好题材，C++ 标准库的 complex、string、vector 则是类、资源管理、模板编程的绝佳示范。在深入了解 STL 的实现之后，运用 STL 自然手到擒来，并能自动避免一些错误和低效的用法。
对于 Boost 也是如此，为了消除使用时的疑虑，为了用得更顺手，有时我们需要适当了解其内部实现，甚至编写简化版用作对比验证。但是由于 Boost 代码用到了日常应用程序开发中不常见的高级语法和技巧，并且为了跨多个平台和编译器而大量使用了预处理宏，阅读 Boost 源码并不轻松惬意，需要下一番功夫。另一方面，如果沉迷于这些有趣的底层细节而忘了原本要解决什么问题，恐怕就舍本逐末了。
Boost 中的很多库是按泛型编程的范式来设计的，对于熟悉面向对象编程的人而言，或许面临一个思路的转变。比如，你得熟悉泛型编程的那套术语，如concept、model、refinement，才容易读懂 Boost Threads 的文档中关于各种锁的描述。我想，对于熟悉 STL 设计理念的人而言，这不是什么大问题。
在某些领域，Boost 不是唯一的选择，也不一定是最好的选择。比如，要生成公式化的源代码，我会首选用脚本语言写一小段代码生成程序，而不用 Boost Preprocessor；要在 C++ 程序中嵌入领域特定语言，我会首选用 Lua 或其他语言解释器，而不用 Boost Proto；要用 C++ 程序解析上下文无关文法，我会首选用 ANTLR 来定义词法与语法规则并生成解析器（parser），而不用 Boost Spirit。总之，使用 Boost 时心态要平和，别较劲去改造 C++ 语言。把它有助于提高生产力的那部分功能充分发挥出来，让项目从中受益才是关键。
要学习 Boost，除了阅读其官方网站的文档、示例与源码之外，最好能有一本比较全面的中文书在手边随时翻阅。对于不谙英文的开发者，这更是可幸之至。您手上这本《Boost 程序库完全开发指南》是很好的使用指南与参考手册。作者由浅入深地介绍了 Boost 的大部分常用内容，能让读者迅速了解 Boost，并从中找到自己需要的部分。拿到这本书稿之后，我有粗有细地阅读了一遍，总体来看，作者水平很高，也相当务实，对 C++ 和 Boost 的理解与运用很到位，我从这本书学到了不少新知识。为此，我乐于向希望学习 Boost 程序库的开发者推荐这本靠谱的书。
须知“功不唐捐”，作为一名现代 C++ 程序员，在 Boost 上投入的精力定能获得回报。