【C++】Boostライブラリの便利なやつを紹介する

はじめに

BoostはC++の事実上の標準拡張ライブラリ。多くの機能が後に標準に取り込まれている。

「標準にないけど便利なやつ」が見つかる宝箱だよ。

インストール

# Ubuntu/Debian
sudo apt install libboost-all-dev

# macOS
brew install boost

# Windows (vcpkg)
vcpkg install boost:x64-windows

よく使うBoostライブラリ

1. Boost.Optional（→ std::optional）

#include <boost/optional.hpp>

boost::optional<int> find_value(int key) {
    if (key > 0) return key * 2;
    return boost::none;
}

auto result = find_value(5);
if (result) {
    std::cout << "Found: " << *result << std::endl;
}

// デフォルト値
int value = result.value_or(-1);

2. Boost.Filesystem（→ std::filesystem）

#include <boost/filesystem.hpp>
namespace fs = boost::filesystem;

// パス操作
fs::path p("/usr/local/bin/app");
std::cout << "stem: " << p.stem() << std::endl;
std::cout << "extension: " << p.extension() << std::endl;
std::cout << "parent: " << p.parent_path() << std::endl;

// ディレクトリ操作
fs::create_directories("a/b/c");
for (auto& entry : fs::directory_iterator(".")) {
    std::cout << entry.path() << std::endl;
}

// ファイル操作
if (fs::exists("file.txt")) {
    auto size = fs::file_size("file.txt");
}

3. Boost.Variant（→ std::variant）

#include <boost/variant.hpp>

using Var = boost::variant<int, double, std::string>;

Var v = 42;
std::cout << boost::get<int>(v) << std::endl;

v = "hello";
std::cout << boost::get<std::string>(v) << std::endl;

// ビジター
struct Visitor : boost::static_visitor<void> {
    void operator()(int i) const { std::cout << "int: " << i << std::endl; }
    void operator()(double d) const { std::cout << "double: " << d << std::endl; }
    void operator()(const std::string& s) const { std::cout << "string: " << s << std::endl; }
};

boost::apply_visitor(Visitor(), v);

4. Boost.Lexical_cast

#include <boost/lexical_cast.hpp>

// 文字列→数値
int i = boost::lexical_cast<int>("123");
double d = boost::lexical_cast<double>("3.14");

// 数値→文字列
std::string s = boost::lexical_cast<std::string>(42);

// エラーハンドリング
try {
    int x = boost::lexical_cast<int>("not a number");
} catch (const boost::bad_lexical_cast& e) {
    std::cerr << "Conversion failed: " << e.what() << std::endl;
}

5. Boost.Format

#include <boost/format.hpp>

// printf風フォーマット
std::cout << boost::format("Hello, %s! You are %d years old.") % "Alice" % 25;

// 位置指定
std::cout << boost::format("%2% %1%") % "world" % "Hello";

// 書式指定
std::cout << boost::format("%08d") % 42;   // 00000042
std::cout << boost::format("%.2f") % 3.14159;  // 3.14

6. Boost.Regex

#include <boost/regex.hpp>

std::string text = "Email: [e-mail]";
boost::regex pattern(R"(\w+@\w+\.\w+)");

// マッチ検索
boost::smatch match;
if (boost::regex_search(text, match, pattern)) {
    std::cout << "Found: " << match[0] << std::endl;
}

// 置換
std::string result = boost::regex_replace(text, pattern, "[EMAIL]");

7. Boost.Algorithm/String

#include <boost/algorithm/string.hpp>

std::string s = "  Hello, World!  ";

// トリム
boost::trim(s);

// 大文字・小文字変換
boost::to_upper(s);
boost::to_lower(s);

// 分割
std::vector<std::string> parts;
boost::split(parts, "a,b,c", boost::is_any_of(","));

// 結合
std::string joined = boost::algorithm::join(parts, "-");

// 置換
boost::replace_all(s, "World", "Boost");

8. Boost.Any（→ std::any）

#include <boost/any.hpp>

boost::any a = 42;
std::cout << boost::any_cast<int>(a) << std::endl;

a = std::string("hello");
std::cout << boost::any_cast<std::string>(a) << std::endl;

// 型チェック
if (a.type() == typeid(std::string)) {
    std::cout << "It's a string!" << std::endl;
}

9. Boost.Smart_ptr（→ std::shared_ptr等）

#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/make_shared.hpp>

auto p = boost::make_shared<int>(42);
std::cout << *p << std::endl;
std::cout << "use_count: " << p.use_count() << std::endl;

boost::weak_ptr<int> wp = p;
if (auto sp = wp.lock()) {
    std::cout << "Still alive: " << *sp << std::endl;
}

10. Boost.Program_options

#include <boost/program_options.hpp>
namespace po = boost::program_options;

int main(int argc, char* argv[]) {
    po::options_description desc("Options");
    desc.add_options()
        ("help,h", "Help message")
        ("input,i", po::value<std::string>(), "Input file")
        ("verbose,v", "Verbose output")
        ("count,c", po::value<int>()->default_value(1), "Count");
    
    po::variables_map vm;
    po::store(po::parse_command_line(argc, argv, desc), vm);
    po::notify(vm);
    
    if (vm.count("help")) {
        std::cout << desc << std::endl;
        return 0;
    }
    
    if (vm.count("input")) {
        std::cout << "Input: " << vm["input"].as<std::string>() << std::endl;
    }
}

Boostと標準ライブラリの対応

Boost	C++標準
Boost.Optional	std::optional (C++17)
Boost.Variant	std::variant (C++17)
Boost.Any	std::any (C++17)
Boost.Filesystem	std::filesystem (C++17)
Boost.Regex	std::regex (C++11)
Boost.Smart_ptr	std::shared_ptr (C++11)
Boost.Thread	std::thread (C++11)
Boost.Chrono	std::chrono (C++11)

CMakeでの使用

find_package(Boost 1.70 REQUIRED COMPONENTS filesystem system)
target_link_libraries(myapp PRIVATE Boost::filesystem Boost::system)

まとめ

Boostは「C++の未来を先取り」するライブラリ集です。C++17以降で標準化された機能も多いですが、まだBoostにしかない便利機能もたくさんあります！