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C++ Boost 容器操作教程

Boost 提供了一系列增强 C++ 标准容器功能的库，涵盖了从简单数组到多索引容器的多种场景。相比 C++ 标准容器，Boost 容器具有更强的灵活性和性能。

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1. Boost 容器的主要类型

1. Boost.Array：提供固定大小的数组替代 std::array。
2. Boost.MultiArray：支持多维数组操作。
3. Boost.Unordered：哈希表实现的容器，类似 std::unordered_map 和 std::unordered_set。
4. Boost.MultiIndex：支持多种索引方式的数据容器。
5. Boost.CircularBuffer：实现循环队列（固定大小缓冲区）。
6. Boost.DynamicBitset：高效操作动态位集。

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2. Boost.Array

boost::array 是固定大小数组的实现，类似于 std::array，但兼容 C++03。

示例：基本操作

#include <boost/array.hpp>
#include <iostream>int main() {boost::array<int, 5> arr = {{1, 2, 3, 4, 5}}; // 初始化std::cout << "Array elements: ";for (auto elem : arr) {std::cout << elem << " ";}std::cout << "\nSize: " << arr.size() << std::endl;std::cout << "First element: " << arr.front() << std::endl;std::cout << "Last element: " << arr.back() << std::endl;return 0;
}

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3. Boost.MultiArray

boost::multi_array 是一个多维数组容器，支持高效的多维数据存储和操作。

示例：二维数组

#include <boost/multi_array.hpp>
#include <iostream>int main() {// 创建一个 3x4 的二维数组boost::multi_array<int, 2> array(boost::extents[3][4]);// 填充数据for (int i = 0; i < 3; ++i) {for (int j = 0; j < 4; ++j) {array[i][j] = i * 4 + j;}}// 打印数组内容for (int i = 0; i < 3; ++i) {for (int j = 0; j < 4; ++j) {std::cout << array[i][j] << " ";}std::cout << std::endl;}return 0;
}

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4. Boost.Unordered

boost::unordered_map 和 boost::unordered_set 是哈希表实现的无序容器，功能类似 std::unordered_map 和 std::unordered_set。

示例：boost::unordered_map

#include <boost/unordered_map.hpp>
#include <iostream>int main() {boost::unordered_map<std::string, int> umap;// 插入数据umap["Alice"] = 25;umap["Bob"] = 30;// 遍历数据for (const auto& pair : umap) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;}// 查找数据if (umap.find("Alice") != umap.end()) {std::cout << "Alice's age: " << umap["Alice"] << std::endl;}return 0;
}

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5. Boost.MultiIndex

boost::multi_index 是一个支持多种索引方式的容器，可以同时对数据按多种规则排序或查找。

示例：按多个规则索引

#include <boost/multi_index_container.hpp>
#include <boost/multi_index/ordered_index.hpp>
#include <boost/multi_index/member.hpp>
#include <iostream>struct Person {int id;std::string name;Person(int id, std::string name) : id(id), name(name) {}
};// 定义命名空间缩写
namespace bmi = boost::multi_index;// 定义容器类型
typedef bmi::multi_index_container<Person,bmi::indexed_by<bmi::ordered_unique<bmi::member<Person, int, &Person::id>>,       // 按 ID 索引bmi::ordered_non_unique<bmi::member<Person, std::string, &Person::name>> // 按名字索引>
> PersonContainer;int main() {PersonContainer people;// 插入数据people.insert(Person(1, "Alice"));people.insert(Person(2, "Bob"));people.insert(Person(3, "Alice"));// 按 ID 遍历auto& id_index = people.get<0>();for (const auto& person : id_index) {std::cout << "ID: " << person.id << ", Name: " << person.name << std::endl;}// 按名字查找auto& name_index = people.get<1>();auto it = name_index.find("Alice");while (it != name_index.end() && it->name == "Alice") {std::cout << "Found Alice with ID: " << it->id << std::endl;++it;}return 0;
}

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6. Boost.CircularBuffer

boost::circular_buffer 是一个固定大小的循环缓冲区（环形队列），适用于 FIFO（先进先出）场景。

示例：基本操作

#include <boost/circular_buffer.hpp>
#include <iostream>int main() {boost::circular_buffer<int> cb(3); // 大小为 3 的缓冲区// 插入元素cb.push_back(1);cb.push_back(2);cb.push_back(3);cb.push_back(4); // 超出容量，覆盖第一个元素// 遍历缓冲区for (int val : cb) {std::cout << val << " ";}return 0;
}

输出

2 3 4

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7. Boost.DynamicBitset

boost::dynamic_bitset 是动态位集合，可以高效地存储和操作二进制数据。

示例：基本操作

#include <boost/dynamic_bitset.hpp>
#include <iostream>int main() {boost::dynamic_bitset<> bits(10); // 创建 10 位的动态位集合bits[2] = 1;bits[5] = 1;std::cout << "Bitset: " << bits << std::endl;bits.flip(); // 取反操作std::cout << "Flipped: " << bits << std::endl;return 0;
}

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8. 学习建议与实践

1. 从基础开始：

   • 熟悉 boost::array 和 boost::unordered_map 的用法。
   • 学习 boost::circular_buffer 的循环缓冲区实现。

2. 逐步深入：

   • 研究 boost::multi_array 的多维数组操作。
   • 理解 boost::multi_index 容器的多索引机制。

3. 参考文档与示例：

   • Boost.Container 官方文档
   • Boost.MultiIndex 官方文档