循迹研究室

Boost源码分析笔记

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最近在读Boost的代码，将一些Boost库中好用的模块用法以及实现分析写一下咯，不定期更新。

注意：在使用Boost时不要再偷懒直接使用using namespace std;了，因为Boost中有很多和标准库中重名的情况，而namespace的引入也正是为了解决这个问题，合理正确地使用命名空间，是一个合格的cpper应该做的事。

Timer

目前版本的Boost(1.62)中含有两个版本的timer，一个是timer(v1)，是使用C/C++库函数实现的低精度(依赖于操作系统或编译器)版本，timer不需要链接库，只需要包含<boost/timer.hpp>；二是cpu_timer(v2)，是基于chrono库使用操作系统的API，计时的精度更高。

timer

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#include <iostream>
#include <boost/timer.hpp>

using namespace std;
using namespace boost;

int main(int argc,char* argv[])
{
	timer t;
	cout<<t.elapsed_max()<<endl;
	cout<<t.elapsed_min()<<endl;
	cout<<t.elapsed()<<endl;
	return 0;
}

Boost中的timer是通过调用C/C++的库函数clock()来实现的：

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class timer
{
 public:
         timer() { _start_time = std::clock(); } // postcondition: elapsed()==0
//         timer( const timer& src );      // post: elapsed()==src.elapsed()
//        ~timer(){}
//  timer& operator=( const timer& src );  // post: elapsed()==src.elapsed()
  void   restart() { _start_time = std::clock(); } // post: elapsed()==0
  double elapsed() const                  // return elapsed time in seconds
    { return  double(std::clock() - _start_time) / CLOCKS_PER_SEC; }

  double elapsed_max() const   // return estimated maximum value for elapsed()
  // Portability warning: elapsed_max() may return too high a value on systems
  // where std::clock_t overflows or resets at surprising values.
  {
    return (double((std::numeric_limits<std::clock_t>::max)())
       - double(_start_time)) / double(CLOCKS_PER_SEC); 
  }

  double elapsed_min() const            // return minimum value for elapsed()
   { return double(1)/double(CLOCKS_PER_SEC); }

 private:
  std::clock_t _start_time;
}; // timer

而std::clock()是在C++中的ctime.h中定义的：

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std::clock_t clock(void);

其中std::clock_t也定义在ctime.h中。

Defined in header
typedef /* unspecified */ clock_t;
Arithmetic type capable of representing the process running time of implementation-defined range and precision.

其实上面调用timer的代码就等同于:

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#include <iosteram>
#include <ctime.h>
using namespace std;

int main(void){
  clock_t start=clock();
  // elapsed_max与elapsed_min的算法同上
  // elapsed
  clock_t end=clock()-start/CLOCKS_PER_SEC;
  return 0;
}

注意：每秒的clock数由宏CLOCKS_PER_SEC定义，CLOCKS_PER_SEC的值在各个操作系统下不一。在win32下是1‘000(计时精度则为1s/1’000=1ms(毫秒))，在Linux下是1’000’000(计时精度为1s/1’000’000=1μs(微秒))。

progress_timer

progress_timer继承自timer类，因此具有timer类的所有成员函数(接口与timer相同)，我们可以progress_timer对象进行可对timer对象的任何操作。

progress_timer的构造函数由timer的构造函数+progress_timer中定义的构造函数构成。progress_timer构造时需传递一个IO流对象，以便析构时将时间输出至该流。默认是std::cout，也可以使用其他标准输出流(ofsttream/ostringstream)替换，或者时所用cout.rdbuf()重定向cout的输出。

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public:
  explicit progress_timer( std::ostream & os = std::cout )
     // os is hint; implementation may ignore, particularly in embedded systems
     : timer(), noncopyable(), m_os(os) {}
  ~progress_timer()
  {
  //  A) Throwing an exception from a destructor is a Bad Thing.
  //  B) The progress_timer destructor does output which may throw.
  //  C) A progress_timer is usually not critical to the application.
  //  Therefore, wrap the I/O in a try block, catch and ignore all exceptions.
    try
    {
      // use istream instead of ios_base to workaround GNU problem (Greg Chicares)
      std::istream::fmtflags old_flags = m_os.setf( std::istream::fixed,
                                                   std::istream::floatfield );
      std::streamsize old_prec = m_os.precision( 2 );
      m_os << elapsed() << " s\n" // "s" is System International d'Unites std
                        << std::endl;
      m_os.flags( old_flags );
      m_os.precision( old_prec );
    }
    catch (...) {} // eat any exceptions
  } // ~progress_timer
private:
  std::ostream & m_os;

可以看到，当我们构造一个progress_timer时会自动开始计时(timer::timer())，并且在progress_timer析构时会输出从对象构造开始至析构期间的时间。

progress_display

progress_display可以在控制台显示程序的执行进度，我觉得这个类没什么卵用就不写了…

date_time

Boost有date_time库用来处理时间，date_time需要编译才能使用，需要在编译时链接boost_date_time库。
date_time包含两部分，一是处理日期的gregorian和处理时间的posix_time。

更多关于boost中date_time的接口用法可以看这里:Chapter 10. Boost.Date_Time

date_time基本涵盖了我们对于日期之间计算的需求，不过date_time库的日期基于格里高利历，只能支持从1400-01-01到9999-12.31之间的日期。

这个废话也不多说，直接看一些简单常用的用法…更多的用法可以看Boost的文档或者《Boost程序库完全开发之南》。

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#include <iostream>
#include <boost/date_time/gregorian/gregorian.hpp>

int main(int argc,char* argv[])
{
	boost::gregorian::date testDate(2016,10,19);

	// 判断是否是一个有效时间
	if(!testDate.is_not_a_date())
	{
		std::cout<<"yes"<<std::endl;
	}else{
		std::cout<<"error"<<std::endl;
	}
	// 访问日期
	std::cout<<testDate.year()<<"-"<<testDate.month()<<"-"<<testDate.day()<<std::endl;
	std::cout<<testDate<<std::endl;
	// 计算两个日期间隔
	boost::gregorian::date init(1994,11,11);
	boost::gregorian::date now(2016,10,19);
	std::cout<<now-init<<std::endl;

	// 日期运算
	// boost::gregorian::date test(2016,10,19);
	// years()/months()/days() define in boost::gregorian namespace
	// tommrow
	boost::gregorian::date tommrrow=now+boost::gregorian::days(1);
	std::cout<<tommrrow<<std::endl;
	// next month
	boost::gregorian::date nextMonth=now+boost::gregorian::months(1);
	std::cout<<nextMonth<<std::endl;
	// next year
	boost::gregorian::date nextYear=now+boost::gregorian::years(1);
	std::cout<<nextYear<<std::endl;

	return 0;
}

date_time中date类的部分代码:

具体的可以看boostcode/date_time/date.hpp

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template<class T, class calendar, class duration_type_>
class date : private
       boost::less_than_comparable<T
     , boost::equality_comparable<T
    > >
{
private:
	typedef T date_type;
    typedef calendar calendar_type;
	typedef typename calendar::year_type year_type;
    typedef typename calendar::month_type month_type;
    typedef typename calendar::day_type day_type;
    typedef typename calendar::ymd_type ymd_type;
public:
	// 构造函数
 	date(year_type y, month_type m, day_type d)
      : days_(calendar::day_number(ymd_type(y, m, d)))
    {}
    date(const ymd_type& ymd)
      : days_(calendar::day_number(ymd))
    {}

	// 成员函数
  	year_type year() const
    {
      ymd_type ymd = calendar::from_day_number(days_);
      return ymd.year;
    }
    month_type month() const
    {
      ymd_type ymd = calendar::from_day_number(days_);
      return ymd.month;
    }
    day_type day() const
    {
      ymd_type ymd = calendar::from_day_number(days_);
      return ymd.day;
    }
    bool is_not_a_date()  const
    {
      return traits_type::is_not_a_number(days_);
    }

    //重载操作符
    date_type operator-=(const duration_type& dd)
    {
      *this = *this - dd;
      return date_type(days_);
    }
    date_rep_type day_count() const
    {
      return days_;
    }
    //allow internal access from operators
    date_type operator+(const duration_type& dd) const
    {
      if(dd.is_special())
      {
        return date_type(date_rep_type(days_) + dd.get_rep());
      }
      return date_type(date_rep_type(days_) + static_cast<date_int_type>(dd.days()));
    }
    date_type operator+=(const duration_type& dd)
    {
      *this = *this + dd;
      return date_type(days_);
    }

};

Smart Pointer

全文完，若有不足之处请评论指正。

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本文标题:Boost源码分析笔记
文章作者:查利鹏
发布时间:2016年10月19日 21时39分
本文字数:本文一共有1.6k字
原始链接:https://imzlp.com/posts/18194/
许可协议: CC BY-NC-SA 4.0
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