＜C++学习＞C++ Boost 输入与输出教程

C++ Boost 输入与输出教程

Boost 提供了许多实用的工具来增强 C++ 的输入与输出功能，包括字符串格式化、文件操作、序列化和日志系统等。在标准 I/O 的基础上，Boost 的功能更丰富、更灵活，能够满足复杂的 I/O 场景需求。

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1. Boost 中与 I/O 相关的主要库

1.1 Boost.Format

• 提供类似 C 风格 printf 的格式化功能，但更安全灵活。
• 支持类型检查和链式操作。

1.2 Boost.Filesystem

• 提供跨平台的文件和目录操作。
• 支持路径解析、文件状态查询等。

1.3 Boost.Serialization

• 提供序列化功能，将对象保存到文件或网络流中。
• 支持 XML、文本和二进制格式。

1.4 Boost.Log

• 强大的日志系统，支持多种日志级别和目标。

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2. Boost.Format

Boost.Format 提供了灵活的格式化字符串功能，可以替代传统的 printf。

示例：基本格式化

#include <boost/format.hpp>
#include <iostream>

int main() {
    std::string name = "Alice";
    int age = 25;

    // 使用 boost::format 进行格式化
    std::cout << boost::format("Name: %s, Age: %d") % name % age << std::endl;

    // 链式操作
    std::cout << boost::format("%1% + %2% = %3%") % 10 % 20 % (10 + 20) << std::endl;

    return 0;
}

输出

Name: Alice, Age: 25
10 + 20 = 30

常见功能

• 占位符编号 ：%1%, %2% 表示参数顺序。

• 指定宽度和填充 ：

  std::cout << boost::format("|%1$10s|%2$-10d|") % "Alice" % 42 << std::endl;

  输出：

  |     Alice|42        |
  

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3. Boost.Filesystem

Boost.Filesystem 提供了跨平台的文件和目录操作。其核心是 boost::filesystem::path 和相关函数。

3.1 基本使用

示例：路径解析

#include <boost/filesystem.hpp>
#include <iostream>

namespace fs = boost::filesystem;

int main() {
    fs::path path = "/tmp/test.txt";

    // 路径信息
    std::cout << "Path: " << path << std::endl;
    std::cout << "Filename: " << path.filename() << std::endl;
    std::cout << "Parent Path: " << path.parent_path() << std::endl;
    std::cout << "Extension: " << path.extension() << std::endl;

    return 0;
}

输出

Path: /tmp/test.txt
Filename: test.txt
Parent Path: /tmp
Extension: .txt

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3.2 文件与目录操作

示例：文件状态查询

#include <boost/filesystem.hpp>
#include <iostream>

namespace fs = boost::filesystem;

int main() {
    fs::path path = "/tmp/test.txt";

    if (fs::exists(path)) {
        std::cout << path << " exists!" << std::endl;
        if (fs::is_regular_file(path)) {
            std::cout << path << " is a regular file." << std::endl;
        } else if (fs::is_directory(path)) {
            std::cout << path << " is a directory." << std::endl;
        }
    } else {
        std::cout << path << " does not exist!" << std::endl;
    }

    return 0;
}

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示例：创建目录和文件

#include <boost/filesystem.hpp>
#include <iostream>

namespace fs = boost::filesystem;

int main() {
    fs::path dir = "/tmp/new_directory";

    // 创建目录
    if (!fs::exists(dir)) {
        fs::create_directory(dir);
        std::cout << "Directory created: " << dir << std::endl;
    }

    // 删除目录
    fs::remove(dir);
    std::cout << "Directory removed: " << dir << std::endl;

    return 0;
}

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4. Boost.Serialization

Boost.Serialization 提供了序列化和反序列化功能，可用于将对象存储到文件或网络中。

4.1 基本序列化

示例：序列化到文件

#include <boost/archive/text_oarchive.hpp>
#include <boost/archive/text_iarchive.hpp>
#include <fstream>
#include <iostream>

class Person {
    friend class boost::serialization::access;

    std::string name;
    int age;

    template <class Archive>
    void serialize(Archive& ar, const unsigned int version) {
        ar & name & age;
    }

public:
    Person() = default;
    Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}

    void print() const {
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
    }
};

int main() {
    {
        // 序列化
        Person p("Alice", 25);
        std::ofstream ofs("person.txt");
        boost::archive::text_oarchive oa(ofs);
        oa << p;
    }

    {
        // 反序列化
        Person p;
        std::ifstream ifs("person.txt");
        boost::archive::text_iarchive ia(ifs);
        ia >> p;
        p.print();
    }

    return 0;
}

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4.2 支持的格式

• 文本格式 ：boost::archive::text_oarchive
• 二进制格式 ：boost::archive::binary_oarchive
• XML 格式 ：boost::archive::xml_oarchive

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5. Boost.Log

Boost.Log 提供了强大的日志系统，支持多种日志级别、目标和格式。

5.1 基本日志功能

示例：输出日志

#include <boost/log/trivial.hpp>
#include <iostream>

int main() {
    BOOST_LOG_TRIVIAL(info) << "This is an info message.";
    BOOST_LOG_TRIVIAL(warning) << "This is a warning message.";
    BOOST_LOG_TRIVIAL(error) << "This is an error message.";

    return 0;
}

输出

[info] This is an info message.
[warning] This is a warning message.
[error] This is an error message.

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5.2 自定义日志格式

Boost.Log 支持自定义日志级别和格式，适用于复杂日志记录需求。

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6. 示例：综合应用

以下示例展示如何使用 Boost 实现文件操作、格式化输出和序列化的综合应用。

完整代码

#include <boost/format.hpp>
#include <boost/filesystem.hpp>
#include <boost/archive/text_oarchive.hpp>
#include <boost/archive/text_iarchive.hpp>
#include <iostream>
#include <fstream>

namespace fs = boost::filesystem;

// Person 类用于序列化
class Person {
    friend class boost::serialization::access;

    std::string name;
    int age;

    template <class Archive>
    void serialize(Archive& ar, const unsigned int version) {
        ar & name & age;
    }

public:
    Person() = default;
    Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}

    void print() const {
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
    }
};

int main() {
    fs::path dir = "./data";
    if (!fs::exists(dir)) {
        fs::create_directory(dir);
        std::cout << boost::format("Directory '%1%' created.") % dir << std::endl;
    }

    fs::path file = dir / "person.txt";

    // 序列化
    Person p("Alice", 30);
    {
        std::ofstream ofs(file.string());
        boost::archive::text_oarchive oa(ofs);
        oa << p;
        std::cout << boost::format("Data serialized to '%1%'") % file << std::endl;
    }

    // 反序列化
    {
        Person p2;
        std::ifstream ifs(file.string());
        boost::archive::text_iarchive ia(ifs);
        ia >> p2;
        p2.print();
    }

    return 0;
}

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总结

Boost 提供了强大的输入输出扩展功能，包括：

1. Boost.Format：灵活的字符串格式化。
2. Boost.Filesystem：跨平台文件操作。
3. Boost.Serialization：对象序列化。
4. Boost.Log：高效日志系统。

通过这些工具，可以大大简化和增强 C++ 中的 I/O 操作，适合复杂项目需求。