一、简介

在上一篇文章中关于介绍了几个特性：std::optional、std::variant、std::any和string_view。这篇文章将将讨论更多的元素：std::filesystem搜索器等等！还将对C++ 20简单介绍。

众所周知，Boost库提供了大量标准库中没有的方便算法、类型和特性。许多功能被“移植”到核心C++中。例如，在C++ 11中，获得了std::regex、线程和智能指针。

对于C++ 17，从Boost中采用了以下特性：

• 词汇类型：std::variant， std::any， std::optional。
• string_view。
• 搜索算法：Boyer Moore和Boyer Moore Horspool。
• std::filesystem。
• 特殊数学函数。
• template 的改进。

二、搜索算法

Boost提供了三种模式搜索算法：

• Knuth-Morris-Pratt算法，
• Boyer-Moore算法，
• Boyer-Moore- horspool算法。

通过使用预处理步骤，所有的算法都击败了大字符串的普通模式搜索。它们根据输入模式构建额外的表，这样搜索就更有效了。

最后两个算法被移植到C++ 17中，它们可以作为std::search函数的附加搜索对象使用。现在，C++ 17为std::search提供了一个新的重载：

template<class ForwardIterator, class Searcher>
ForwardIterator search( ForwardIterator first, ForwardIterator last,const Searcher& searcher );

Searcher是一个模板参数(所以也可以自己实现)，标准库提供了三种类型：

• default_searcher。
• boyer_moore_searcher。
• boyer_moore_horspool_searcher。

使用方式：

std::string testString = "Hello Super World";
std::string needle = "Super";
auto it = search(testString.begin(), testString.end(),boyer_moore_searcher(needle.begin(), needle.end()));
if (it == testString.end())cout << "The string " << needle << " not found\n";

为每个模式创建一次搜索器对象。如果希望在不同的容器中搜索相同的文本，那么可以节省一些预处理时间。

在一些性能实验中，对于更大的模式和boyer_moore，可以获得比默认搜索器更好的性能。例如，当扫描包含547412个字符的文本内部并查找200个字母的模式时，获得了比默认搜索器快8倍的性能加速。甚至比优化后的std::string::find性能提高了3倍。

三、文件系统库：filesystem

这是对C++ 17和标准库的一个巨大的补充。委员会在boost::filesystem方面积累了多年的经验，对其进行了改进，提出了一个技术规范，后来合并到标准中。

典型例子：Boost中的目录迭代。

#include <boost/filesystem.hpp>
namespace fs = boost::filesystem;fs::path inputPath = GetInputPath();
for (const auto& entry : fs::directory_iterator(inputPath))std::cout << entry.path() << '\n';

现在，C++ 17的版本也有了：

#include <filesystem>
namespace fs = std::filesystem;fs::path inputPath = GetInputPath();
for (const auto& entry : fs::directory_iterator(inputPath)) {std::cout << entry.path() << '\n';

觉得有什么不同吗？代码几乎与Boost一样！甚至可以稍微扩展一下，添加更多的日志输出：

#include <filesystem>namespace fs = std::filesystem;for (const auto& entry : fs::directory_iterator(inputPath)) {const auto filenameStr = entry.path().filename().string();if (entry.is_directory()) {std::cout << "dir:  " << filenameStr << '\n';}else if (entry.is_regular_file()) {std::cout << "file: " << filenameStr << '\n';}elsestd::cout << "??    " << filenameStr << '\n';
}

可以看到，在上面的代码中，可以有效地处理路径对象，在目录(无论是否递归)上运行迭代，并打印关于给定目录条目的各种信息。

filesystem 库由四个主要部分组成：

• 路径对象：表示系统中路径的类型。使用各种方法提取路径部分，组合它，格式之间的转换，甚至从字符串到宽字符串。
• directory_entry：保存有关某个目录内的路径的信息，以及缓存。
• 目录迭代器：两个允许扫描目录的类（即只扫描一次或递归扫描一次）。
• 加上许多支持性的非成员功能：
  • 获取路径信息。
  • 文件操作：复制，移动，创建，符号链接。
  • 最后写时间。
  • 权限。
  • 空间/文件大小
  • ......

这个库是巨大的，它对依赖文件访问的应用程序是非常有益的，毕竟有哪个应用程序不需要与文件一起工作呢？

四、特殊数学函数：clamp、gcd等

Boost库提供了许多算法和函数，甚至可以帮助进行高级数学计算。例如，有一个完整的Math Toolkit 2.9.0 - 1.70.0模块，几乎包含了数学库中的所有功能。C++ 17标准用一些额外的函数扩展了这个库。

如clamp, gcd和lcm：

#include <iostream>
#include <algorithm>  // clamp
#include <numeric>    // for gcm, lcmint main() {std::cout << std::clamp(300, 0, 255) << ', ';   std::cout << std::clamp(-10, 0, 255) << '\n'; std::cout << std::gcd(24, 60) << ', ';std::cout << std::lcm(15, 50) << '\n';    
}

还有一组特殊的数学函数：assoc_laguerre, beta, comp_ellint_1/_2/_3, hermite, laguerre, rieman_zeta等等。

这些特殊数学函数的完整列表可以在官方网址 https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/special_math中找到。

五、模板增强：and、or、not

P0013文献建议将元函数and_， or_和not_添加到标准库中，并引用Boost.MPL作为长期实现这些特性的标准库之一。该文献在C++ 17中被采纳为std::conjunction、 std::disjunction和 std::negation。

示例：

template<typename... Ts>
std::enable_if_t<std::conjunction_v<std::is_same<int, Ts>...> >
PrintIntegers(Ts ... args) { (std::cout << ... << args) << '\n';
}

上面的函数PrintIntegers使用可变数量的参数，但它们都必须是int类型。

六、C++ 20概览

在C++ 20中，获得Ranges和Concepts等，但是你知道Boost中也有一个更早的版本吗？这是一个Boost中的Ranges库链接：Boost Range 2.0 - https://www.boost.org/doc/libs/1_70_0/libs/range/doc/html/index.html。

现在，虽然C++ 20中的Concept是语言的一部分，但可以使用Boost Concept Check Library来模拟它们。该库在很大程度上基于宏，但也可以获得泛型编程的一些概要，以及通过实际Concept实现目标。

七、总结

希望这篇博文能给你更多开始使用C++ 17的动力。最新的C++标准不仅提供了许多语言特性(如if constexpr、结构化绑定、折叠表达式……)，而且还提供了来自标准库的一组广泛的实用程序。现在可以使用多种词汇表类型：variant、optional、any。使用字符串视图，甚至一个重要的组件std::filesystem。所有这些都不需要引用一些外部库。

你最喜欢的Boost功能是什么？在评论中分享你的经验吧。