C++ Technical Report 1

C++ Technical Report 1 (TR1) является общим названием для стандарта ISO/IEC TR 19768, библиотеки расширений C++ — это документ с предложением дополнений в стандарт библиотеки C++. Дополнения включают регулярные выражения, умные указатели, хеш-таблицы, и генераторы случайных чисел. TR1 не стандарт, а скорее проект документа. Однако, большинство его предложений стало частью следующего официального стандарта, C++11.

Документ впервые был распространён в виде черновика Draft Technical Report on C++ Library Extensions, затем в 2007 году опубликован как ISO/IEC стандарт под названием ISO/IEC TR 19768:2007.

Дополнения, описанные в TR1

Все дополнения, которые описывает TR1, находятся в namespace std::tr1

Общие утилиты

• reference_wrapper
• Умные указатели:
  • shared_ptr
  • weak_ptr

Функциональные объекты

Определены в заголовочном файле tr1/functional

• function
• bind
• result_of
• mem_fn

Метапрограммирование и type_traits

Несколько меташаблонов определено в tr1/functional: is_pod, has_virtual_destructor, remove_extent, и другие. Основано на Boost Type Traits.

Генерация случайных чисел

Заголовочный файл tr1/random определяет:

• variate_generator
• mersenne_twister
• poisson_distribution, etc.

Специальные математические функции

Некоторые особенности TR1, такие, как специальные математические функции и некоторые дополнения C99, которые не включены в Visual C++ реализацию TR1.

Данные дополнения не попали в C++11.

• дополнения к <cmath>/<math.h> файлы заголовков — beta, legendre и т. д.

В следующей таблице приведены все 23 специальные функции, описанные в TR1.

Имя функции	Прототип функции	Математическое выражение
Обобщённые полиномы Лягерра	double assoc_laguerre(unsigned n, unsigned m, double x) ;	${L_n}^m(x)=(-1{)}^m\frac{d^m}{d{x}^m}{L}_{n+m}(x),\text{ for }x\ge 0$
Присоединённые многочлены Лежандра	double assoc_legendre(unsigned l, unsigned m, double x) ;	${P_l}^m(x)=(1-x^2{)}^{m/2}\frac{d^m}{d{x}^m}{P}_l(x),\text{ for }x\ge 0$
Бета-функция	double beta(double x, double y) ;	$\mathrm{B}(x,y)=\frac{\mathrm{\Gamma }(x)\mathrm{\Gamma }(y)}{\mathrm{\Gamma }(x+y)}$
Полный нормальный эллиптический интеграл Лежандра 1-го рода	double comp_ellint_1(double k) ;	$K(k)=F(k,\frac{\pi }{2})={\int }_0^{\frac{\pi }{2}}\frac{d\theta }{\sqrt{1-k^2{\sin }^2\theta }}$
Полный нормальный эллиптический интеграл Лежандра 2-го рода	double comp_ellint_2(double k) ;	$E(k,\frac{\pi }{2})={\int }_0^{\frac{\pi }{2}}\sqrt{1-k^2{\sin }^2\theta }d\theta$
Полный нормальный эллиптический интеграл Лежандра 3-го рода	double comp_ellint_3(double k, double nu) ;	$\mathrm{\Pi }(\nu ,k,\frac{\pi }{2})={\int }_0^{\frac{\pi }{2}}\frac{d\theta }{(1-\nu {\sin }^2\theta )\sqrt{1-k^2{\sin }^2\theta }}$
Вырожденные гипергеометрические функции	double conf_hyperg(double a, double c, double x) ;	$F(a,c,x)=\frac{\mathrm{\Gamma }(c)}{\mathrm{\Gamma }(a)}\sum _{n=0}^{\mathrm{\infty }}\frac{\mathrm{\Gamma }(a+n)x^n}{\mathrm{\Gamma }(c+n)n!}$
Регулярные цилиндрические функции Бесселя	double cyl_bessel_i(double nu, double x) ;	$I_{\nu }(x)=i^{-\nu }{J}_{\nu }(ix)=\sum _{k=0}^{\mathrm{\infty }}\frac{(x/2{)}^{\nu +2k}}{k!\mathrm{\Gamma }(\nu +k+1)},\text{ for }x\ge 0$
Цилиндрические функции Бесселя первого рода	double cyl_bessel_j(double nu, double x) ;	$J_{\nu }(x)=\sum _{k=0}^{\mathrm{\infty }}\frac{(-1{)}^k(x/2{)}^{\nu +2k}}{k!\mathrm{\Gamma }(\nu +k+1)},\text{ for }x\ge 0$
en:Irregular modified cylindrical Bessel functions	double cyl_bessel_k(double nu, double x) ;	$\begin{array}{cc}{K}_{\nu }(x)& =\frac{\pi }{2}{i}^{\nu +1}(J_{\nu }(ix)+i{N}_{\nu }(ix))\\ & =\{\begin{array}{cc}\frac{I_{-\nu }(x)-I_{\nu }(x)}{\sin \nu \pi },& \text{for }x\ge 0\text{ and }\nu \notin \mathbb{Z}\\ \frac{\pi }{2}\underset{\mu \to \nu }{\lim }\frac{I_{-\mu }(x)-I_{\mu }(x)}{\sin \mu \pi },& \text{for }x<0\text{ and }\nu \in \mathbb{Z}\end{array}\end{array}$
en:Cylindrical Neumann functions	double cyl_neumann(double nu, double x) ;	$N_{\nu }(x)=\{\begin{array}{cc}\frac{J_{\nu }(x)\cos \nu \pi -J_{-\nu }(x)}{\sin \nu \pi },& \text{for }x\ge 0\text{ and }\nu \notin \mathbb{Z}\\ \underset{\mu \to \nu }{\lim }\frac{J_{\mu }(x)\cos \mu \pi -J_{-\mu }(x)}{\sin \mu \pi },& \text{for }x<0\text{ and }\nu \in \mathbb{Z}\end{array}$
Неполный нормальный эллиптический интеграл 1-го рода	double ellint_1(double k, double phi) ;	$F(k,\varphi )=\underset{0}{\overset{\varphi }{\int }}\frac{d\theta }{\sqrt{1-k^2{\sin }^2\theta }},\text{ for }\left|k\right|\le 1$
Неполный нормальный эллиптический интеграл 2-го рода	double ellint_2(double k, double phi) ;	$E(k,\varphi )=\underset{0}{\overset{\varphi }{\int }}\sqrt{1-k^2{\sin }^2\theta }d\theta ,\text{ for }\left|k\right|\le 1$
Неполный нормальный эллиптический интеграл 3-го рода	double ellint_3(double k, double nu, double phi) ;	$\mathrm{\Pi }(k,\nu ,\varphi )=\underset{0}{\overset{\varphi }{\int }}\frac{d\theta }{(1-\nu {\sin }^2\theta )\sqrt{1-k^2{\sin }^2\theta }},\text{ for }\left|k\right|\le 1$
Интегральная показательная функция	double expint(double x) ;	$\text{E}i(x)=-\underset{-x}{\overset{\mathrm{\infty }}{\int }}\frac{e^{-t}}{t}dt$
Многочлены Эрмита	double hermite(unsigned n, double x) ;	$H_n(x)=(-1{)}^n{e}^{x^2}\frac{d^n}{d{x}^n}{e}^{-x^2}$
en:Hypergeometric series	double hyperg(double a, double b, double c, double x) ;	$F(a,b,c,x)=\frac{\mathrm{\Gamma }(c)}{\mathrm{\Gamma }(a)\mathrm{\Gamma }(b)}\sum _{n=0}^{\mathrm{\infty }}\frac{\mathrm{\Gamma }(a+n)\mathrm{\Gamma }(b+n)}{\mathrm{\Gamma }(c+n)}\frac{x^n}{n!}$
en:Laguerre polynomials	double laguerre(unsigned n, double x) ;	$L_n(x)=\frac{e^x}{n!}\frac{d^n}{d{x}^n}\left(x^n{e}^{-x}\right),\text{ for }x\ge 0$
en:Legendre polynomials	double legendre(unsigned l, double x) ;	$P_l(x)=\frac{1}{2^{l}l!}\frac{d^l}{d{x}^l}(x^2-1{)}^l,\text{ for }\left|x\right|\le 1$
Дзета-функция Римана	double riemann_zeta(double x) ;	$\mathrm{Z}(x)=\{\begin{array}{cc}\sum _{k=1}^{\mathrm{\infty }}{k}^{-x},& \text{for }x>1\\ 2^x{\pi }^{x-1}\sin \left(\frac{x\pi }{2}\right)\mathrm{\Gamma }(1-x)\zeta (1-x),& \text{for }x<1\end{array}$
en:Spherical Bessel functions of the first kind	double sph_bessel(unsigned n, double x) ;	$j_n(x)=\sqrt{\frac{\pi }{2x}}{J}_{n+1/2}(x),\text{ for }x\ge 0$
en:Spherical associated Legendre functions	double sph_legendre(unsigned l, unsigned m, double theta) ;	$Y_l^m(\theta ,0)\text{ where }{Y}_l^m(\theta ,\varphi )=(-1{)}^m{\left[\frac{(2l+1)}{4\pi }\frac{(l-m)!}{(l+m)!}\right]}^{\frac{1}{2}}{P}_l^m(cos\theta )e^{im\varphi },\text{ for }|m|\le l$
en:Spherical Neumann functions	double sph_neumann(unsigned n, double x) ;	$n_n(x)={\left(\frac{\pi }{2x}\right)}^{\frac{1}{2}}{N}_{n+\frac{1}{2}}(x),\text{ for }x\ge 0$

Каждая функция имеет два дополнительных варианта. Добавление F 'или' L 'суффикс к имени функции дает функцию, которая действует на float или long double значения соответственно. Например:

float sph_neumannf( unsigned n, float x ) ;
long double sph_neumannl( unsigned n, long double x ) ;

Контейнеры

Тип для кортежей — tuple, основан на Boost Tuple, похож на расширение std: pair для большего числа объектов.

Тип для массивов фиксированной длины — array, основан на Boost Array.

Хеш-контейнеры

Заголовочные файлы unordered_set, unordered_map. Типы unordered_set, unordered_multiset, unordered_map, unordered_multimap (аналоги set, multiset, map, multimap). Обеспечивают в среднем константное время доступа, но в худшем случае длительность операции будет иметь линейную сложность в зависимости от количества элементов в контейнере.

Регулярные выражения

Заголовочный файл regex, предоставляет regex, regex_match, regex_search, regex_replace и т. п. Основан на Boost RegEx.

Совместимость с Си

Одной из концепций при разработке C++ было обеспечение как можно большей совместимости с языком программирования Си. Однако данная концепция не являлась и не является приоритетной, а лишь настоятельно рекомендованной, а потому C++ нельзя в строгом смысле считать надмножеством Си (стандарты этих языков расходятся). TR1 — это попытка примирить некоторые из различий данных языков путём добавления различных заголовков в следующие библиотеки C++: <complex>, <locale>, <cmath> и т. д. Данные изменения способствуют приведению C++ в соответствие с C99 (не все части C99 включены в TR1).

Techical Report 2

Существовали планы по публикации следующего набора дополнений, C++ Technical Report 2, после стандартизации C++11. Однако впоследствии комитет по стандартизации отказался от TR2 в пользу компактных проблемно-ориентированных спецификаций.

Некоторые из предлагаемых расширений:

• Потоки выполнения [1]
• Работа с сетью (библиотека Asio) [2][3]
• Сигналы и слоты [4][5]
• Работа с файловой системой (Boost Filesystem) [6]
• Типобезопасный контейнер для значений произвольных типов (Boost Any) [7]
• Лексические преобразования (Boost Lexical Cast) [8]
• Новые алгоритмы обработки строк [9]
• Концепты некоторых алгебраических структур [10]
• Поддержка гетерогенных операторов сравнения для поиска в контейнерах [11]

См. также

• C++11
• Boost
• Стандартная библиотека шаблонов

Литература

• Шаблон:Статья
• Шаблон:Книга

Ссылки

• Scott Meyers' Effective C++: TR1 Information — contains links to the TR1 proposal documents which provide background and rationale for the TR1 libraries.