c++ crash教程 2019年

【实例截图】

【核心代码】

BRIEF CONTENTS
Foreword by Peter Bindels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxv
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxix
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxxi
An Overture to C Programmers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxvii
PART I: THE C CORE LANGUAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Chapter 1: Up and Running . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Chapter 2: Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Chapter 3: Reference Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Chapter 4: The Object Life Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Chapter 5: Runtime Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Chapter 6: Compile-Time Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Chapter 7: Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Chapter 8: Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Chapter 9: Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
PART II: C LIBRARIES AND FRAMEWORKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279
Chapter 10: Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Chapter 11: Smart Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Chapter 12: Utilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
Chapter 13: Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
Chapter 14: Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
Chapter 15: Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
Chapter 16: Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523
x Brief Contents
Chapter 17: Filesystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551
Chapter 18: Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573
Chapter 19: Concurrency and Parallelism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639
Chapter 20: Network Programming with Boost Asio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663
Chapter 21: Writing Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715
CONTENTS IN DETAIL
FOREWORD by Peter Bindels xxv
ACKNOWLEDGMENTS xxix
INTRODUCTION xxxi
About This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxii
Who Should Read This Book? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxxiii
What’s in This Book? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxxiii
Part I: The C Core Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxxiii
Part II: C Libraries and Frameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxiv
AN OVERTURE TO C PROGRAMMERS xxxvii
Upgrading to Super C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxxix
Function Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xxxix
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xl
auto Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xlii
Namespaces and Implicit typedef of struct, union, and enum . . . . . . . . . . . . . xliii
Intermingling C and C Object Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xlv
C Themes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xlvi
Expressing Ideas Concisely and Reusing Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xlvi
The C Standard Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xlviii
Lambdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xlix
Generic Programming with Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l
Class Invariants and Resource Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .li
Move Semantics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lv
Relax and Enjoy Your Shoes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lvi
PART I: THE C CORE LANGUAGE 1
1
UP AND RUNNING 3
The Structure of a Basic C Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Creating Your First C Source File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Main: A C Program’s Starting Point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Libraries: Pulling in External Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
The Compiler Tool Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Setting Up Your Development Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Windows 10 and Later: Visual Studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
xii Contents in Detail
macOS: Xcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Linux and GCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Text Editors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Bootstrapping C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
The C Type System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Declaring Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Initializing a Variable’s State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Conditional Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
printf Format Specifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Revisiting step_function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Visual Studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Xcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
GCC and Clang Debugging with GDB and LLDB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2
TYPES 31
Fundamental Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Integer Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Floating-Point Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Character Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Boolean Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
The std::byte Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
The size_t Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
void . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Array Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Accessing Array Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
A Nickel Tour of for Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
C-Style Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
User-Defined Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Enumeration Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Plain-Old-Data Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Fully Featured C Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Access Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
The Destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3
REFERENCE TYPES 67
Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Addressing Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Dereferencing Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Contents in Detail xiii
The Member-of-Pointer Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Pointers and Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Pointers Are Dangerous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
void Pointers and std::byte Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
nullptr and Boolean Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Usage of Pointers and References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Forward-Linked Lists: The Canonical Pointer-Based Data Structure . . . . . . . . . . 78
Employing References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
this Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
const Correctness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
const Member Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Member Initializer Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
auto Type Deduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Initialization with auto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
auto and Reference Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
auto and Code Refactorings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4
THE OBJECT LIFE CYCLE 89
An Object’s Storage Duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Allocation, Deallocation, and Lifetime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Memory Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Automatic Storage Duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Static Storage Duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Thread-Local Storage Duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Dynamic Storage Duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Tracing the Object Life Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
The throw Keyword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Using try-catch Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
stdlib Exception Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Handling Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
User-Defined Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
The noexcept Keyword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Call Stacks and Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
A SimpleString Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Appending and Printing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Using SimpleString . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Composing a SimpleString . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Call Stack Unwinding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Exceptions and Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Alternatives to Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Copy Semantics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Copy Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Copy Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Default Copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Copy Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
xiv Contents in Detail
Move Semantics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Copying Can Be Wasteful . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Value Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
lvalue and rvalue References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
The std::move Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Move Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Move Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
The Final Product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Compiler-Generated Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5
RUNTIME POLYMORPHISM 133
Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
A Motivating Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Adding New Loggers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Object Composition and Implementation Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Defining Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Base Class Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Member Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
virtual Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Pure-Virtual Classes and Virtual Destructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Implementing Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Using Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Updating the Bank Logger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Constructor Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Property Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Choosing Constructor or Property Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6
COMPILE-TIME POLYMORPHISM 149
Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Declaring Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Template Class Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Template Function Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Instantiating Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Named Conversion Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
const_cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
static_cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
reinterpret_cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
narrow_cast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
mean: A Template Function Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Genericizing mean . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Template Type Deduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
SimpleUniquePointer: A Template Class Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Type Checking in Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Contents in Detail xv
Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Defining a Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Type Traits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Building Concepts from Requires Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Using Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Ad Hoc Requires Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
static_assert: The Preconcepts Stopgap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Non-Type Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Variadic Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Advanced Template Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Template Specialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Name Binding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Type Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Template Metaprogramming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Template Source Code Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Polymorphism at Runtime vs . Compile Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
7
EXPRESSIONS 181
Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Logical Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Arithmetic Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Assignment Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Increment and Decrement Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Comparison Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Member Access Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Ternary Conditional Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
The Comma Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Operator Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Overloading Operator new . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Operator Precedence and Associativity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Evaluation Order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
User-Defined Literals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Type Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Implicit Type Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Explicit Type Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
C-Style Casts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
User-Defined Type Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Constant Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
A Colorful Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
The Case for constexpr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Volatile Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8
STATEMENTS 211
Expression Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Compound Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
xvi Contents in Detail
Declaration Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Type Aliasing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Structured Bindings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Selection Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
if Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
switch Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Iteration Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
while Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
do-while Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
for Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Ranged-Based for Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Jump Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
break Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
continue Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
goto Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
9
FUNCTIONS 243
Function Declarations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Prefix Modifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Suffix Modifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
auto Return Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
auto and Function Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
Overload Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Variadic Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Variadic Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Programming with Parameter Packs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Revisiting the sum Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Fold Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Function Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Declaring a Function Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Type Aliases and Function Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
The Function-Call Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
A Counting Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Lambda Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Lambda Parameters and Bodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Default Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Generic Lambdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Lambda Return Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Lambda Captures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
constexpr Lambda Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
std::function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Declaring a Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
An Extended Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Contents in Detail xvii
The main Function and the Command Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
The Three main Overloads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Exploring Program Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
A More Involved Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Exit Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
PART II: C LIBRARIES AND FRAMEWORKS 279
10
TESTING 281
Unit Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Integration Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Acceptance Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Performance Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
An Extended Example: Taking a Brake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Implementing AutoBrake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Test-Driven Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Adding a Service-Bus Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
Unit-Testing and Mocking Frameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
The Catch Unit-Testing Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Google Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Boost Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Summary: Testing Frameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
Mocking Frameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
Google Mock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
HippoMocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
A Note on Other Mocking Options: FakeIt and Trompeloeil . . . . . . . . . . . . . 337
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
11
SMART POINTERS 341
Smart Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Smart Pointer Ownership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Scoped Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Constructing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Bring in the Oath Breakers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Implicit bool Conversion Based on Ownership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
RAII Wrapper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
Pointer Semantics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Comparison with nullptr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Swapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Resetting and Replacing a scoped_ptr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
Non-transferability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
boost::scoped_array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
A Partial List of Supported Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
xviii Contents in Detail
Unique Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Constructing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Supported Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Transferable, Exclusive Ownership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Unique Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
Deleters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
Custom Deleters and System Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
A Partial List of Supported Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Shared Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Constructing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Specifying an Allocator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Supported Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
Transferable, Non-Exclusive Ownership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
Shared Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
Deleters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
A Partial List of Supported Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Weak Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
Constructing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Obtaining Temporary Ownership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Advanced Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
Supported Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
Intrusive Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
Summary of Smart Pointer Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Allocators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
12
UTILITIES 369
Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
tribool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
optional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
pair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
tuple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
any . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
variant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
Date and Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
Boost DateTime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
Chrono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
Numerics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
Numeric Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
Complex Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
Mathematical Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Random Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
Numeric Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
Boost Numeric Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
Compile-Time Rational Arithmetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Contents in Detail xix
13
CONTAINERS 407
Sequence Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
Niche Sequential Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
Associative Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
Unordered Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
Niche Associative Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
Graphs and Property Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
The Boost Graph Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
Boost Property Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
Initializer Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
14
ITERATORS 463
Iterator Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
Output Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
Input Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
Forward Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
Bidirectional Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468
Random-Access Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
Contiguous Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
Mutable Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
Auxiliary Iterator Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
std::advance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
std::next and std::prev . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
std::distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
std::iter_swap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
Additional Iterator Adapters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
Move Iterator Adapters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
Reverse Iterator Adapters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
15
STRINGS 481
std::string . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
Constructing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
String Storage and Small String Optimizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
Element and Iterator Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
String Comparisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
Manipulating Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
Numeric Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
xx Contents in Detail
String View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
Constructing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
Supported string_view Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502
Ownership, Usage, and Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502
Regular Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504
basic_regex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
Boost String Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
Boost Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
Predicates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
Classifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512
Finders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
Modifying Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515
Splitting and Joining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
Searching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
Boost Tokenizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
Localizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
16
STREAMS 523
Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523
Stream Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
Stream State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
Buffering and Flushing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
Manipulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
User-Defined Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
String Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
File Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541
Stream Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546
Random Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
17
FILESYSTEMS 551
Filesystem Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
std::filesystem::path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
Constructing Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
Decomposing Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
Modifying Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
Summary of Filesystem Path Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
Files and Directories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
Error Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
Path-Composing Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558
Inspecting File Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559
Inspecting Files and Directories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
Manipulating Files and Directories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562
Contents in Detail xxi
Directory Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
Constructing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
Directory Entries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
Recursive Directory Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567
fstream Interoperation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
18
ALGORITHMS 573
Algorithmic Complexity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574
Execution Policies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
Non-Modifying Sequence Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
all_of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
any_of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577
none_of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578
for_each . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
for_each_n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580
find, find_if, and find_if_not . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581
find_end . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582
find_first . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584
adjacent_find . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
count . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586
mismatch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587
equal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588
is_permutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
search_n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591
Mutating Sequence Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
copy_n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593
copy_backward . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
move . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
move_backward . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596
swap_ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597
transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598
replace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600
fill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
generate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602
remove . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603
unique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
reverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607
shuffle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
Sorting and Related Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611
sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611
stable_sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612
partial_sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614
is_sorted . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615
nth_element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616
xxii Contents in Detail
Binary Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617
lower_bound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617
upper_bound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
equal_range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619
binary_search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620
Partitioning Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620
is_partitioned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
partition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
partition_copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
stable_partition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624
Merging Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
merge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
Extreme-Value Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626
min and max . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626
min_element and max_element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627
clamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 628
Numeric Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629
Useful Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629
iota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630
accumulate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630
reduce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631
inner_product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632
adjacent_difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633
partial_sum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634
Other Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635
Boost Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637
19
CONCURRENCY AND PARALLELISM 639
Concurrent Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640
Asynchronous Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640
Sharing and Coordinating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647
Low-Level Concurrency Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658
Parallel Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658
An Example: Parallel sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659
Parallel Algorithms Are Not Magic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661
20
NETWORK PROGRAMMING WITH BOOST ASIO 663
The Boost Asio Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664
Network Programming with Asio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666
The Internet Protocol Suite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666
Hostname Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 667
Connecting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669
Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671
Reading and Writing Data with Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674
The Hypertext Transfer Protocol (HTTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676
Contents in Detail xxiii
Implementing a Simple Boost Asio HTTP Client . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677
Asynchronous Reading and Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 679
Serving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683
Multithreading Boost Asio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689
21
WRITING APPLICATIONS 691
Program Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692
Handling Program Termination and Cleanup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693
Communicating with the Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697
Managing Operating System Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699
Boost ProgramOptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700
The Options Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701
Parsing Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703
Storing and Accessing Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 704
Putting It All Together . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705
Special Topics in Compilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708
Revisiting the Preprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708
Compiler Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710
Linking with C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 711
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712
INDEX 715