Boost C++ Libraries

CARL
VON
OSSIETZKY
Boost C++ Libraries

Johannes Diemke

Department of Computer Science
Learning and Cognitive Systems

Boost C++ Libraries

Grundlagen
Freie von Experten begutachtete, portable C++ Bibliothek
N¨tzlich, unabh¨ngig von speziellen Anwendungsgebieten
u a
Strebt Referenzimplementierung an
Neuer C++0x Standard wird verschiedene Boost Bibliotheken
enthalten
Funktioniert auf fast allen modernen Betriebssystemen
Bekannte Linux und Unix Distributionen wie Fedora, Debian und
NetBSD umfassen vor¨bersetzte Boost Packages
u

Johannes Diemke Boost 12. September 2011 2/18

Boost C++ Libraries

Wieso sollte man Boost nutzen?
Produktivit¨t
a
Beschleunigt anf¨ngliche Entwicklung
a
Weniger Bugs
Verhindert es das Rad neu zu erﬁnden“
”
Langfristige Kosteneinsparungen bei der Wartung


Boost C++ Libraries

Die Boost Header Organisation
Alle Boost Header haben die Endung .hpp
Sie beﬁnden sich in dem Verzeichnis boost/
Daher sehen alle Boost #include Direktiven folgendermaßen aus:

Listing 1: Boost Header
1 #include <boost/whatever.hpp>
2
3 int main() {
4 // use boost
5 return 0;
6 }


Boost C++ Libraries

Die Boost Header Organisation (Forts.)
Organisation ist nicht v¨llig einheitlich:
o
Einige ¨ltere und die meisten sehr kleinen Bibliotheken haben ihre
a
Header direkt in boost/
Die meisten Header der Bibliotheken sind jedoch in
Unterverzeichnissen von boost/
Bsp.: #include <boost/python/def.hpp>
Einige Blibliotheken haben in boost/ aggregierte Header die alle
Header einer Bibliothek einbinden
Bsp.: #include <boost/python.hpp>


Boost C++ Libraries

Header-Only Bibliotheken
Die meisten Boost Bibliotheken sind Header-Only“
”
Bestehen komplett aus Header Dateien
Enthalten Templates und inline Funktionen
Es m¨ssen keine seperat kompilierten Bibliotheken gelinkt werden
u
Es existieren einige Bibliotheken die seperat ubersetzt und gelinkt
¨
werden m¨ssen
u
Sollten diese ben¨tigt werden, so m¨ssen diese in die Makeﬁles vom
o u
TORF Quellcode aufgenommen werden


Boost C++ Libraries

Ein Minimalbeispiel

Listing 2: main.cpp
1 #include <iostream>
2 #include <boost/filesystem.hpp>
3
4 int main() {
5 boost::filesystem::path path("/usr/include");
6 bool result = boost::filesystem::is_directory(path);
7
8 std::cout << "Path is a directory : "
9 << std::boolalpha
10 << result << std::endl;
11
12 return 0;
13 }


Boost C++ Libraries

Ein Minimalbeispiel (Forts.)
Kompilieren und Linken f¨hrt zu unaufgel¨sten Abh¨ngigkeiten
u o a
$ g++ main.cpp -o main
Ben¨tigt die Bibliothek libboost_filesystem.a
o

Einschub: Bibliotheken (static libraries)
Sind Sammlungen von vorkompilierten Object-Dateien die in das
Programm gelinkt werden k¨nnen
o
Werden vom Linker ben¨tigt um Referenzen auf Funktionen
o
aufzul¨sen
o
Beﬁnden sich i. d. R. in /usr/lib und /lib


Boost C++ Libraries

Ein Minimalbeispiel (Forts.)
Referenzen k¨nnen ohne die externe Bibliothek
o
libboost_filesystem.a nicht aufgel¨st werden
o
Diese muss explizit gelinkt werden
$ g++ main.cpp -lboost_filesystem -o main
-lNAME versucht die Bibliothek libNAME.a aus den Standard
Bibliotheksverzeichnissen zu linken
die Executable enth¨lt anschließdend auch den Maschinencode f¨r
a u
die im Programm verwendeten Boost-Funktionen


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Boost C++ Libraries

Smart Pointer
Verhalten sich wie normale Zeiger
Geben jedoch referenzierte Objekte automatisch frei sobald sie nicht
mehr ben¨tigt werden
o
Erleichtern Operationen mit dynamisch alloziertem Speicher
Vermeidung von Memoryleaks und Fehlern die durch schlechtes
Speichermanagement entstehen


Boost C++ Libraries

Smart Pointer in Boost
Boost besitzt sechs verschiedene Typen:
scoped_ptr<T>
scoped_array<T>
shared_ptr<T>
shared_array<T>
weak_ptr<T>
intrusive_ptr<T>
Der Operator delete wird bei ihrer Nutzung nicht ben¨tigt
o


Boost C++ Libraries

Ein Minimalbeispiel ohne Smart Pointer

Listing 3: main.cpp
1 #include "CSample.h"
2
3 int main() {
4
5 CSample *pSample = new CSample();
6 pSample->compute();
7
8 delete pSample;
9 }


Boost C++ Libraries

Der Boost scoped_ptr<T>
garantiert automatisches L¨schen wenn der Zeiger den
o
G¨ltigkeitsbereich verl¨sst
u a
der Operator -> ist uberladen und greift auf das gekapselte Objekt
¨
zu
Listing 4: main.cpp
1 #include <boost/scoped_ptr.hpp>
3
4 int main() {
5
6 boost::scoped_ptr<CSample> pSample(new CSample);
7 pSample->compute();
8
9 }


Boost C++ Libraries

Der Boost scoped_ptr<T> (Forts.)
Eignet sich besonders f¨r die automatische Freigabe von lokalen
u
Objekten
Performanz wie bei normalen Zeigern

Problem
Mehrere Zeiger auf das gleiche Objekt sind nicht m¨glich
o

Listing 5: Restriktionen bei scoped_ptr<T>
1 scoped_ptr<CSample> pA(new CSample);
2 scoped_ptr<CSample> pB = pA; // Compiler-Fehler: nicht erlaubt
3 pA = new CSample; // Compiler-Fehler: nicht kompatibel


Boost C++ Libraries

Der Boost scoped_ptr<T> (Forts.)
Folgendes ist aber m¨glich:
o

Listing 6: main.cpp
1 T* scoped_ptr<T>::get() // gibt den enthaltenen Zeiger zur¨ck
u
2 scoped_ptr<T>::reset(T *) // ersetzt den enthaltenen Zeiger mit
3 // einer neuen Instanz. Die vorige
4 // Instanz wird dabei freigegeben


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Der Boost shared_ptr<T>
Erm¨glicht es mehrere Smart Pointer auf das gleiche Objekt zeigen
o
zu lassen
Ist ein referenzgez¨hlter Zeiger der uberwacht wieviele Zeiger auf ein
a ¨
Objekt verweisen

Problem
Keine zirkul¨ren Referenzen m¨glich
a o


Boost C++ Libraries

Der Boost shared_ptr<T> (Forts.)
Listing 7: main.cpp
1 #include <iostream>
2 #include <boost/shared_ptr.hpp>
4
5 int main() {
6
7 boost::shared_ptr<CSample> p1(new CSample());
8 std::cout << "use count: " << p1.use_count() << std::endl;
9
10 boost::shared_ptr<CSample> p2 = p1;
12
13 p1.reset();
15 }


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