Das Dokument bietet eine umfassende Einführung in die Boost C++ Bibliotheken, die als portable und unabhängig von spezifischen Anwendungsgebieten gelten und viele nützliche Funktionen für Entwickler bereithalten. Es wird erläutert, warum Entwickler Boost verwenden sollten, und es werden Beispiele für die Nutzung von Header-Dateien, Smart Pointern und die Struktur einiger Bibliotheken gegeben. In diesem Kontext wird auch auf die Vorteile von smarten Zeigern hingewiesen, die eine automatische Speicherfreigabe ermöglichen und Memory-Leaks vermeiden helfen.

1. CARL
VON
OSSIETZKY
Boost C++ Libraries
Johannes Diemke
Department of Computer Science
Learning and Cognitive Systems

2. 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

3. 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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 3/18

4. 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 }
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 4/18

5. 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>
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 5/18

6. 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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 6/18

7. 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 }
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 7/18

8. 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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 8/18

9. 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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 9/18

10. Boost C++ Libraries
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 10/18

11. 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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 11/18

12. 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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 12/18

13. 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 }
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 13/18

14. 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>
2 #include "CSample.h"
3
4 int main() {
5
6 boost::scoped_ptr<CSample> pSample(new CSample);
7 pSample->compute();
8
9 }
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 14/18

15. 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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 15/18

16. 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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 16/18

17. Boost C++ Libraries
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
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 17/18

18. Boost C++ Libraries
Der Boost shared_ptr<T> (Forts.)
Listing 7: main.cpp
1 #include <iostream>
2 #include <boost/shared_ptr.hpp>
3 #include "CSample.h"
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;
11 std::cout << "use count: " << p1.use_count() << std::endl;
12
13 p1.reset();
14 std::cout << "use count: " << p2.use_count() << std::endl;
15 }
Johannes Diemke Boost 12. September 2011 18/18