C++著名程序库的比较和学习经验

来源: 高兴龙的日志

1、C++各大有名库的介绍——C++标准库
2、C++各大有名库的介绍——准标准库Boost
3、C++各大有名库的介绍——GUI
4、C++各大有名库的介绍——网络通信
5、C++各大有名库的介绍——XML
6、C++各大有名库的介绍——科学计算
7、C++各大有名库的介绍——游戏开发
8、C++各大有名库的介绍——线程
9、C++各大有名库的介绍——序列化
10、C++各大有名库的介绍——字符串
11、C++各大有名库的介绍——综合
12、C++各大有名库的介绍——其他库
13、C++名人的网站

在 C++中,库的地位是非常高的。C++之父 Bjarne Stroustrup先生多次表示了设计库来扩充功能要好过设计更多的语法的言论。现实中,C++的库门类繁多,解决的问题也是极其广泛,库从轻量级到重 量级的都有。不少都是让人眼界大开,亦或是望而生叹的思维杰作。由于库的数量非常庞大,而且限于笔者水平,其中很多并不了解。所以文中所提的一些库都是比 较著名的大型库。

1、C++各大有名库的介绍——C++标准库

标准库中提供了C++程序的基本设施。虽然C++标准库随着C++标准折腾了许多年,直到标准的出台才正式定型,但是在标准库的实现上却很令人欣慰得看到多种实现,并且已被实践证明为有工业级别强度的佳作。
1.1、Dinkumware C++ Library 

参考站点:http://www.dinkumware.com/

P.J. Plauger编写的高品质的标准库。P.J. Plauger博士是Dr. Dobb’s程序设计杰出奖的获得者。其编写的库长期被Microsoft采用,并且最近Borland也取得了其OEM的license,在其 C/C++的产品中采用Dinkumware的库。

1.2、RogueWave Standard C++ Library

参考站点:http://www.roguewave.com/

这个库在Borland C++ Builder的早期版本中曾经被采用,后来被其他的库给替换了。笔者不推荐使用。

1.3、SGI STL

参考站点:http://www.roguewave.com/

SGI公司的C++标准模版库。

1.4、STLport

参考站点:http://www.stlport.org/

SGI STL库的跨平台可移植版本。

2、C++各大有名库的介绍——准标准库Boost

Boost库是一个经过千锤百炼、可移植、提供源代码的C++库,作为标准库的后备,是C++标准化进程的发动机之一。 Boost库由C++标准委员会库工作组成员发起,在C++社区中影响甚大,其成员已近2000人。 Boost库为我们带来了最新、最酷、最实用的技术,是不折不扣的“准”标准库。Boost中比较有名气的有这么几个库: 

2.1 Regex  正则表达式库

2.2 Spirit   LL parser framework,用C++代码直接表达EBNF

2.3 Graph  图组件和算法

2.4 Lambda  在调用的地方定义短小匿名的函数对象,很实用的functional功能

2.5 concept check   检查泛型编程中的concept

2.6 Mpl   用模板实现的元编程框架

2.7 Thread   可移植的C++多线程库

2.8 Python   把C++类和函数映射到Python之中

2.9 Pool    内存池管理

2.10 smart_ptr   5个智能指针,学习智能指针必读,一份不错的参考是来自CUJ的文章:

Smart Pointers in Boost,哦,这篇文章可以查到,CUJ是提供在线浏览的。中文版见笔者在《Dr.Dobb’s Journal软件研发杂志》第7辑上的译文。

Boost总体来说是实用价值很高,质量很高的库。并且由于其对跨平台的强调,对标准C++的强调,是编写平台无关,现代C++的开发者必备的 工具。但是Boost中也有很多是实验性质的东西,在实际的开发中实用需要谨慎。并且很多Boost中的库功能堪称对语言功能的扩展,其构造用尽精巧的手 法,不要贸然的花费时间研读。Boost另外一面,比如Graph这样的库则是具有工业强度,结构良好,非常值得研读的精品代码,并且也可以放心的在产品 代码中多多利用。

参考站点:http://www.boost.org

3、C++各大有名库的介绍——GUI

在众多C++的库中,GUI部分的库算是比较繁荣,也比较引人注目的。在实际开发中,GUI库的选择也是非常重要的一件事情,下面我们综述一下可选择的GUI库,各自的特点以及相关工具的支持。3.1、MFC 

大名鼎鼎的微软基础类库(Microsoft Foundation Class)。大凡学过VC++的人都应该知道这个库。虽然从技术角度讲,MFC是不大漂亮的,但是它构建于Windows API 之上,能够使程序员的工作更容易,编程效率高,减少了大量在建立 Windows 程序时必须编写的代码,同时它还提供了所有一般 C++ 编程的优点,例如继承和封装。MFC 编写的程序在各个版本的Windows操作系统上是可移植的,例如,在Windows 3.1下编写的代码可以很容易地移植到 Windows NT 或 Windows 95 上。但是在最近发展以及官方支持上日渐势微。

3.2、QT

参考网站:http://www.trolltech.com

Qt是Trolltech公司的一个多平台的C++图形用户界面应用程序框架。它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所用功 能。Qt是完全面向对象的很容易扩展,并且允许真正地组件编程。自从1996年早些时候,Qt进入商业领域,它已经成为全世界范围内数千种成功的应用程序 的基础。Qt也是流行的Linux桌面环境KDE 的基础,同时它还支持Windows、Macintosh、Unix/X11等多种平台。[wangxinus注:QT目前已经是Nokia旗下的产品,原官方网站已经失效,目前为http://qt.nokia.com.2009年初发布的Qt4.5版本开始使用LGPL协议,诺基亚希望以此来吸引更多的开发人员使用Qt库]

3.3、WxWindows

参考网站:http://www.wxwindows.org

跨平台的GUI库。因为其类层次极像MFC,所以有文章介绍从MFC到WxWindows的代码移植以实现跨平台的功能。通过多年的开发也是一个日趋完善的GUI库,支持同样不弱于前面两个库。并且是完全开放源代码的。新近的C++ Builder X的GUI设计器就是基于这个库的。[wangxinus注:迫于微软的施压,已经由WxWindows更名为wxWidgets]

3.4、Fox

参考网站:http://www.fox-toolkit.org/

开放源代码的GUI库。作者从自己亲身的开发经验中得出了一个理想的GUI库应该是什么样子的感受出发,从而开始了对这个库的开发。有兴趣的可以尝试一下。

3.5、WTL

基于ATL的一个库。因为使用了大量ATL的轻量级手法,模板等技术,在代码尺寸,以及速度优化方面做得非常到位。主要面向的使用群体是开发COM轻量级供网络下载的可视化控件的开发者。

3.6、GTK

参考网站:http://gtkmm.sourceforge.net/

GTK是一个大名鼎鼎的C的开源GUI库。在Linux世界中有Gnome这样的杀手应用。而Qt就是这个库的C++封装版本。[wangxinus注:“Qt 就是这个库的C++封装版本”是错误的。Qt早于GTK,最初Qt由于协议的原因引起社区的不满,另外开发了一个基于C语言的GTK库,后面的扩展版本为 GTK+。GTK+的Gnome和Qt的KDE是目前linux桌面的两大阵营,曾有水火不容之势。目前双方都以及开源社区的精神,已经和解。]

4、C++各大有名库的介绍——网络通信

4.1、ACE 

参考网站:http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/ACE.html

C++库的代表,超重量级的网络通信开发框架。ACE自适配通信环境(Adaptive Communication Environment)是可以自由使用、开放源代码的面向对象框架,在其中实现了许多用于并发通信软件的核心模式。ACE提供了一组丰富的可复用C++ 包装外观(Wrapper Facade)和框架组件,可跨越多种平台完成通用的通信软件任务,其中包括:事件多路分离和事件处理器分派、信号处理、服务初始化、进程间通信、共享内存管理、消息路由、分布式服务动态(重)配置、并发执行和同步,等等。

4.2、StreamModule

参考网站:http://www.omnifarious.org/StrMod

设计用于简化编写分布式程序的库。尝试着使得编写处理异步行为的程序更容易,而不是用同步的外壳包起异步的本质。

4.3、SimpleSocket

参考网站:http://home.hetnet.nl/~lcbokkers/simsock.htm

这个类库让编写基于socket的客户/服务器程序更加容易。

4.4、A Stream Socket API for C++

参考网站:http://www.pcs.cnu.edu/~dgame/sockets/socketsC++/sockets.html

又一个对Socket的封装库。

5、C++各大有名库的介绍——XML

5.1、Xerces 

参考网站:http://xml.apache.org/xerces-c/

Xerces-C++ 是一个非常健壮的XML解析器,它提供了验证,以及SAX和DOM API。XML验证在文档类型定义(Document Type Definition,DTD)方面有很好的支持,并且在2001年12月增加了支持W3C XMLSchema 的基本完整的开放标准。

5.2、XMLBooster

参考网站:http://www.xmlbooster.com/

这个库通过产生特制的parser的办法极大的提高了XML解析的速度,并且能够产生相应的GUI程序来修改这个parser。在DOM和SAX两大主流XML解析办法之外提供了另外一个可行的解决方案。

5.3、Pull Parser

参考网站:http://www.extreme.indiana.edu/xgws/xsoap/xpp

这个库采用pull方法的parser。在每个SAX的parser底层都有一个pull的parser,这个xpp把这层暴露出来直接给大家使用。在要充分考虑速度的时候值得尝试。

5.4、Xalan

参考网站:http://xml.apache.org/xalan-c/

Xalan是一个用于把XML文档转换为HTML,纯文本或者其他XML类型文档的XSLT处理器。

5.5、CMarkup

参考网站:http://www.firstobject.com/xml.htm

这是一种使用EDOM的XML解析器。在很多思路上面非常灵活实用。值得大家在DOM和SAX之外寻求一点灵感。

5.6、libxml++

http://libxmlplusplus.sourceforge.net/

libxml++是对著名的libxml XML解析器的C++封装版本。

5.7. TinyXML [wangxinus注:一个非常小巧的XML解析库,基于DOM的。]

6、C++各大有名库的介绍——科学计算

6.1、Blitz++ 

参考网站:http://www.oonumerics.org/blitz

Blitz++ 是一个高效率的数值计算函数库,它的设计目的是希望建立一套既具像C++ 一样方便,同时又比Fortran速度更快的数值计算环境。通常,用C++所写出的数值程序,比 Fortran慢20%左右,因此Blitz++正是要改掉这个缺点。方法是利用C++的template技术,程序执行甚至可以比Fortran更快。

Blitz++目前仍在发展中,对于常见的SVD,FFTs,QMRES等常见的线性代数方法并不提供,不过使用者可以很容易地利用Blitz++所提供的函数来构建。

6.2、POOMA

参考网站:http://www.codesourcery.com/pooma/pooma

POOMA是一个免费的高性能的C++库,用于处理并行式科学计算。POOMA的面向对象设计方便了快速的程序开发,对并行机器进行了优化以达到最高的效率,方便在工业和研究环境中使用。

6.3、MTL

参考网站:http://www.osl.iu.edu/research/mtl

Matrix Template Library(MTL)是一个高性能的泛型组件库,提供了各种格式矩阵的大量线性代数方面的功能。在某些应用使用高性能编译器的情况下,比如Intel的编译器,从产生的汇编代码可以看出其与手写几乎没有两样的效能。

6.4、CGAL

参考网站:www.cgal.org

Computational Geometry Algorithms Library的目的是把在计算几何方面的大部分重要的解决方案和方法以C++库的形式提供给工业和学术界的用户。

7、C++各大有名库的介绍——游戏开发

7.1、Audio/Video 3D C++ Programming Library 

参考网站:http://www.galacticasoftware.com/products/av/

AV3D是一个跨平台,高性能的C++库。主要的特性是提供3D图形,声效支持(SB,以及S3M),控制接口(键盘,鼠标和遥感),XMS。

7.2、KlayGE

参考网站:http://home.g365.net/enginedev/

国内游戏开发高手自己用C++开发的游戏引擎。KlayGE是一个开放源代码、跨平台的游戏引擎,并使用Python作脚本语言。KlayGE在LGPL协议下发行。感谢龚敏敏先生为中国游戏开发事业所做出的贡献。

[wangxinus注:这个库国人了解很少,百度百科的KlayGE词条还是本人创建的。一个人开发一个游戏引擎库,是在让笔者汗颜,对作者表示钦佩!]

7.3、OGRE

参考网站:http://www.ogre3d.org

OGRE(面向对象的图形渲染引擎)是用C++开发的,使用灵活的面向对象3D引擎。它的目的是让开发者能更方便和直接地开发基于3D硬件设备 的应用程序或游戏。引擎中的类库对更底层的系统库(如:Direct3D和OpenGL)的全部使用细节进行了抽象,并提供了基于现实世界对象的接口和其 它类。

8、C++各大有名库的介绍——线程

8.1、C++ Threads 

参考网站:http://threads.sourceforge.net/

这个库的目标是给程序员提供易于使用的类,这些类被继承以提供在Linux环境中很难看到的大量的线程方面的功能。

8.2、ZThreads

参考网站:http://zthread.sourceforge.net/

一个先进的面向对象,跨平台的C++线程和同步库。

9、C++各大有名库的介绍——序列化

9.1、s11n 

参考网站:http://s11n.net/

一个基于STL的C++库,用于序列化POD,STL容器以及用户定义的类型。

9.2、Simple XML Persistence Library

参考网站:http://sxp.sourceforge.net/

这是一个把对象序列化为XML的轻量级的C++库。

10、C++各大有名库的介绍——字符串

10.1、C++ Str Library 

参考网站:http://www.utilitycode.com/str/

操作字符串和字符的库,支持Windows和支持gcc的多种平台。提供高度优化的代码,并且支持多线程环境和Unicode,同时还有正则表达式的支持。

10.2、Common Text Transformation Library

参考网站:http://cttl.sourceforge.net/

这是一个解析和修改STL字符串的库。CTTL substring类可以用来比较,插入,替换以及用EBNF的语法进行解析。

10.3、GRETA

参考网站:http://research.microsoft.com/projects/greta/

这是由微软研究院的研究人员开发的处理正则表达式的库。在小型匹配的情况下有非常优秀的表现。

11、C++各大有名库的介绍——综合

11.1、P::Classes 

参考网站:http://pclasses.com/

一个高度可移植的C++应用程序框架。当前关注类型和线程安全的signal/slot机制,i/o系统包括基于插件的网络协议透明的i/o架构,基于插件的应用程序消息日志框架,访问sql数据库的类等等。

11.2、ACDK – Artefaktur Component Development Kit

参考网站:http://acdk.sourceforge.net/

这是一个平台无关的C++组件框架,类似于Java或者.NET中的框架(反射机制,线程,Unicode,废料收集,I/O,网络,实用工具,XML,等等),以及对Java, Perl, Python, TCL, Lisp, COM 和 CORBA的集成。

11.3、dlib C++ library

参考网站:http://www.cis.ohio-state.edu/~kingd/dlib/

各种各样的类的一个综合。大整数,Socket,线程,GUI,容器类,以及浏览目录的API等等。

11.4、Chilkat C++ Libraries

参考网站:http://www.chilkatsoft.com/cpp_libraries.asp

这是提供zip,e-mail,编码,S/MIME,XML等方面的库。

11.5、C++ Portable Types Library (PTypes)

参考网站:http://www.melikyan.com/ptypes/

这是STL的比较简单的替代品,以及可移植的多线程和网络库。

11.6、LFC

参考网站:http://lfc.sourceforge.net/

哦,这又是一个尝试提供一切的C++库

12、C++各大有名库的介绍——其他库

12.1、Loki 

参考网站:http://www.moderncppdesign.com/

哦,你可能抱怨我早该和Boost一起介绍它,一个实验性质的库。作者在loki中把C++模板的功能发挥到了极致。并且尝试把类似设计模式这样思想层面的东西通过库来提供。同时还提供了智能指针这样比较实用的功能。

12.2、ATL

ATL(Active Template Library)是一组小巧、高效、灵活的类,这些类为创建可互操作的COM组件提供了基本的设施。

12.3、FC++: The Functional C++ Library

这个库提供了一些函数式语言中才有的要素。属于用库来扩充语言的一个代表作。如果想要在OOP之外寻找另一分的乐趣,可以去看看函数式程序设计的世界。大师Peter Norvig在 “Teach Yourself Programming in Ten Years”一文中就将函数式语言列为至少应当学习的6类编程语言之一。

12.4、FACT!

参考网站:http://www.kfa-juelich.de/zam/FACT/start/index.html

另外一个实现函数式语言特性的库

12.5、Crypto++

提供处理密码,消息验证,单向hash,公匙加密系统等功能的免费库。

还有很多非常激动人心或者是极其实用的C++库,限于我们的水平以及文章的篇幅不能包括进来。在对于这些已经包含近来的库的介绍中,由于并不是每一个我们都使用过,所以难免有偏颇之处,请读者见谅。

13、C++名人的网站
正如我们可以通过计算机历史上的重要人物了解计算机史的发展,C++相关人物的网站也可以使我们得到最有价值的参考与借鉴,下面的人物我们认为没 有介绍的必要,只因下面的人物在C++领域的地位众所周知,我们只将相关的资源进行罗列以供读者学习,他们有的工作于贝尔实验室,有的工作于知名编译器厂 商,有的在不断推进语言的标准化,有的为读者撰写了多部千古奇作……

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About Qiusheng Wu

Assistant Professor of Geography at Binghamton University, State University of New York

Posted on February 15, 2014, in Algorithms, Tutorials. Bookmark the permalink. Leave a comment.

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