本页使用了标题或全文手工转换

C++ Technical Report 1

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索

C++ Technical Report 1 (TR1)(英文)ISO/IEC TR 19768, C++ Library Extensions(函式庫擴充)的一般名稱。TR1是一份文件,內容提出了對C++標準函式庫的追加項目。這些追加項目包括了正则表达式智能指针哈希表随机数生成器等。TR1自己並非標準,他是一份草稿文件。然而他所提出的項目大多数已成為下次的官方標準(C++11)的一部分。這份文件的目標在於「為擴充的C++標準函式庫建立更為廣泛的現成實作品」。

概要[编辑]

編譯器並不需要保證包含TR1的組件,因為TR1并非官方标准的一部分。順帶一提,Boost提供了TR1大部分的實作,數個編譯器/函式庫開發商也已提供了各自的實作版本。

TR1並不代表下一屆標準的全部;舉例而言,下一屆的標準C++11包含了线程的支援。

新的組件被放置在std::tr1命名空間namespace)裡,以和現在的標準函式庫做區別。

TR1的內容[编辑]

TR1包含以下組件:

一般用途[编辑]

引用包装器(Reference Wrapper)[编辑]

  • 來自Boost.Ref [1]
  • <functional> 头文件中增加了 - crefrefreference_wrapper
  • 可以对算法(algorithms)或仿函数(function objects)传递引用references),而不是传递副本。

一個wrapper reference是由模板类reference_wrapper產生的實體(instance)獲得。wrapper reference近似於C++語言中的引用。

使用ref以獲得任何实例的wrapper reference(對常数引用const &使用cref)。

wrapper reference對模板函数(template function)尤其有用,當模板参数推導不出引用的時候(範例如下:)

void f( int &r ) { r++; }
 
template< class Funct, class Arg >
void g( Funct f, Arg t )
{
  f(t);
}
 
int main()
{
  int i = 0;
  g( f, i );          // 'g< void(int &r), int >' 被实例化
  cout << i << endl;  // 輸出:0
 
  g( f, ref(i) );     // 'g< void(int &r), reference_wrapper<int> >' 被实例化
  cout << i << endl;  // 輸出:1
}

智能指针(Smart Pointers)[编辑]

仿函数[编辑]

以下四個模組被加進<functional>標頭檔之中:

多形態的函式包裝器(Polymorphic Function Wrapper)[编辑]

  • function
  • 基於Boost.Function [3]
  • 儲存任何使用特定函式簽名的"可呼叫物"(函数指针、成員函式指针、仿函数),不需要可呼叫物確切的型別。

仿函数綁定器(Function Object Binders)[编辑]

  • bind
  • 採納自Boost Bind library [4]
  • 標準std::bind1ststd::bind2nd的通用版
  • 將參數綁定給仿函数,並且允許函式的結合。

函式返回型別(Function Return Types)[编辑]

  • result_of
  • 採納自Boost
  • 決定函式呼叫的返回型別

mem_fn[编辑]

  • mem_fn
  • 採納自Boost Mem Fn library [5]
  • 標準std::mem_funstd::mem_fun_ref的加強版
  • 允許成員函式指针能夠像仿函数一樣

元編程和型別特性(Type Traits)[编辑]

  • 新的<type_traits>头文件 - is_podhas_virtual_destructorremove_extent
  • 採納自Boost Type Traits library [6]
  • 允許类编查询以及类别間的轉換,可促進元編程

數值工具[编辑]

随机数產生器[编辑]

  • 新的<random>头文件 - variate_generatormersenne_twisterpoisson_distribution
  • 採納自Boost Random Number Library[7]

數學函式[编辑]

  • 新的<cmath>/<math.h>头文件 - betalegendre
  • 23種數學函式
函数名 函数原型 数学表达式
连带拉盖尔多项式 double assoc_laguerre( unsigned n, unsigned m, double x ) ; {L_n}^m(x) = (-1)^m \frac{d^m}{dx^m} L_{n+m}(x), \text{ for } x \ge 0
连带勒让德多项式 double assoc_legendre( unsigned l, unsigned m, double x ) ; {P_l}^m(x) = (1-x^2)^{m/2} \frac{d^m}{dx^m} P_l(x), \text{ for } x \ge 0
Beta 函数 double beta( double x, double y ) ; \Beta(x,y)=\frac{\Gamma(x) \Gamma(y)}{\Gamma(x+y)}
第一类完全椭圆积分 double comp_ellint_1( double k ) ; K(k) = F\left(k, \textstyle \frac{\pi}{2}\right) = \int_0^{\frac{\pi}{2}} \frac{d\theta}{\sqrt{1 - k^2 \sin^2 \theta}}
第二类完全椭圆积分 double comp_ellint_2( double k ) ; E\left(k, \textstyle \frac{\pi}{2}\right) = \int_0^{\frac{\pi}{2}} \sqrt{1 - k^2 \sin^2 \theta}\; d\theta
第三类完全椭圆积分 double comp_ellint_3( double k , double nu ) ; \Pi\left(\nu, k, \textstyle \frac{\pi}{2}\right) = \int_0^{\frac{\pi}{2}} \frac{d\theta}{(1 - \nu \sin^2 \theta)\sqrt{1 - k^2 \sin^2 \theta}}
合流超几何函数 double conf_hyperg( double a, double c, double x ) ; F(a, c, x) = \frac{\Gamma(c)}{\Gamma(a)} \sum_{n = 0}^\infty \frac{\Gamma(a + n) x^n}{\Gamma(c + n) n!}
第一类变形贝塞尔函数 double cyl_bessel_i( double nu, double x ) ; I_\nu(x) = i^{-\nu} J_\nu(ix) = \sum_{k = 0}^\infty \frac{(x/2)^{\nu + 2k}}{k! \; \Gamma(\nu + k + 1)}, \text{ for } x \ge 0
第二类变形贝塞尔函数 double cyl_bessel_j( double nu, double x ) ; J_\nu(x) = \sum_{k = 0}^\infty \frac{(-1)^k \; (x/2)^{\nu + 2k}}{k! \; \Gamma(\nu + k + 1)}, \text{ for } x \ge 0
第三类变形贝塞尔函数 double cyl_bessel_k( double nu, double x ) ; \begin{align}
K_\nu(x) & = \textstyle\frac{\pi}{2} i^{\nu+1} \big(J_\nu(ix) + i N_\nu(ix)\big) \\
         & = \begin{cases}
                 \displaystyle \frac{I_{-\nu}(x) - I_\nu(x)}{\sin \nu\pi}, & \text{for } x \ge 0 \text{ and } \nu \notin \mathbb{Z} \\[10pt]
                 \displaystyle \frac{\pi}{2} \lim_{\mu \to \nu} \frac{I_{-\mu}(x) - I_\mu(x)}{\sin \mu\pi}, & \text{for } x < 0 \text{ and } \nu \in \mathbb{Z} \\
             \end{cases}
\end{align}
柱诺依曼函数

第二类柱贝塞尔函数

double cyl_neumann( double nu, double x ) ; 
N_\nu(x) = \begin{cases}
                 \displaystyle \frac{J_\nu(x)\cos \nu\pi - J_{-\nu}(x)}{\sin \nu\pi}, & \text{for } x \ge 0 \text{ and } \nu \notin \mathbb{Z} \\[10pt]
                 \displaystyle \lim_{\mu \to \nu} \frac{J_\mu(x)\cos \mu\pi - J_{-\mu}(x)}{\sin \mu\pi}, & \text{for } x < 0 \text{ and } \nu \in \mathbb{Z} \\
             \end{cases}
第一类不完全椭圆积分 double ellint_1( double k, double phi ) ; F(k,\phi)=\int_0^\phi\frac{d\theta}{\sqrt{1-k^2\sin^2\theta}}, \text{ for } \left|k\right| \le 1
第二类不完全椭圆积分 double ellint_2( double k, double phi ) ; \displaystyle E(k,\phi)=\int_0^\phi\sqrt{1-k^2\sin^2\theta}d\theta, \text{ for } \left|k\right| \le 1
第三类不完全椭圆积分 double ellint_3( double k, double nu, double phi ) ; \Pi(k,\nu,\phi)=\int_0^\phi\frac{d\theta}{\left(1-\nu\sin^2\theta\right)\sqrt{1-k^2\sin^2\theta}}, \text{ for } \left|k\right| \le 1
指数积分 double expint( double x ) ;  \mbox{E}i(x)=-\int_{-x}^{\infty} \frac{e^{-t}}{t}\, dt
埃爾米特多項式 double hermite( unsigned n, double x ) ; H_n(x)=(-1)^n e^{x^2}\frac{d^n}{dx^n}e^{-x^2}\,\!
超几何级数 double hyperg( double a, double b, double c, double x ) ; F(a,b,c,x)=\frac{\Gamma(c)}{\Gamma(a)\Gamma(b)}\sum_{n = 0}^\infty\frac{\Gamma(a+n)\Gamma(b+n)}{\Gamma(c+n)}\frac{x^n}{n!}
拉盖尔多项式 double laguerre( unsigned n, double x ) ; L_n(x)=\frac{e^x}{n!}\frac{d^n}{dx^n}\left(x^n e^{-x}\right), \text{ for } x \ge 0
勒让德多项式 double legendre( unsigned l, double x ) ; P_l(x) = {1 \over 2^l l!} {d^l \over dx^l } (x^2 -1)^l, \text{ for } \left|x\right| \le 1
黎曼zeta函数 double riemann_zeta( double x ) ; 
\Zeta(x) =
          \begin{cases}
                 \displaystyle \sum_{k = 1}^\infty k^{-x}, & \text{for } x > 1 \\[10pt]
                 \displaystyle 2^x\pi^{x-1}\sin\left(\frac{x\pi}{2}\right)\Gamma(1-x)\zeta(1-x), & \text{for } x < 1 \\
             \end{cases}
第一类球贝塞尔函数 double sph_bessel( unsigned n, double x ) ; j_n(x) = \sqrt{\frac{\pi}{2x}} J_{n+1/2}(x), \text{ for } x \ge 0
球谐函数 double sph_legendre( unsigned l, unsigned m, double theta ) ;  Y_{l}^{m}(\theta, 0) \text{ where } Y_{l}^{m}(\theta, \phi) = (-1)^{m}\left[\frac{(2l+1)}{4\pi}\frac{(l-m)!}{(l+m)!}\right]^{1 \over 2} P_{l}^{m}(\cos \theta)e^{\mathrm{i}m\phi}, \text{ for } |m| \leq l
球诺依曼函数

第二类球贝塞尔函数

double sph_neumann( unsigned n, double x ) ; n_n(x) = \left(\frac{\pi}{2x}\right)^{\frac{1}{2}}N_{n+\frac{1}{2}}(x), \text{ for } x \ge 0

容器[编辑]

多元組型別(Tuple Types)[编辑]

  • <tuple>標頭檔 - tuple
  • 採納自Boost Tuple library [8]
  • 標準std::pair的擴充
  • 固定尺寸的元素集合,元素可以是不同的类型

定量陣列(Fixed Size Array)[编辑]

  • <array>標頭檔 - array
  • 來自Boost Array library [9]
  • 与動態陣列型別,像是標準的std::vector相反,是静态的矩阵,但是能够享受类似于begin()等与std::vector相似的接口。

哈希表(Hash Tables)[编辑]

  • <unordered_set><unordered_map>標頭檔
  • 完全是新的實作,不衍生自既有之程式庫。與既有之程式庫API並不完全相容
  • 就如同所有的哈希表提供常數時間的元素查找,但最壞情況查找時間與容器的大小呈線性關係。

正規表示式(Regular Expressions)[编辑]

  • <regex>標頭檔 - regexregex_matchregex_searchregex_replace
  • 来自Boost RegEx library [10]
  • pattern matching library

C的兼容性[编辑]

C++被設計成與C語言兼容,但由於不同的標準,C++並不是C的嚴格超集合。TR1試圖調和這些差異,透過對各種標頭檔,如<complex>、<locale>、<cmath>等進行擴充。 這些改變幫助C++能夠與C99版本的C標準更為一致(並非所有C99都包含於TR1)。

關聯項目[编辑]

参考文献[编辑]

外部連結[编辑]