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ISO/IEC DTR 19768

Doc No: N1836=05-0096

Date: 2005-06-24

Reply to: Matt Austern

austern@google.com

Draft Technical Report on C++ Library

Extensions

Contents

Contents iii

List of Tables xi

1 General 1

1.1 Relation to C++ Standard Library Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Categories of extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.3 Namespaces and headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 General Utilities 3

2.1 Reference wrappers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1.1 Additions to header <functional> synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1.2 Class template reference_wrapper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1.2.1 reference_wrapper construct/copy/destroy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1.2.2 reference_wrapper assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1.2.3 reference_wrapper access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1.2.4 reference_wrapper invocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1.2.5 reference_wrapper helper functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2 Smart pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2.1 Additions to header <memory> synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2.2 Class bad_weak_ptr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2.3 Class template shared_ptr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2.3.1 shared_ptr constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.2.3.2 shared_ptr destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.3.3 shared_ptr assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.3.4 shared_ptr modiﬁers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.3.5 shared_ptr observers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.3.6 shared_ptr comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.3.7 shared_ptr I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.2.3.8 shared_ptr specialized algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.2.3.9 shared_ptr casts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.2.3.10 get_deleter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2.4 Class template weak_ptr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2.4.1 weak_ptr constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

CONTENTS CONTENTS iv

2.2.4.2 weak_ptr destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2.4.3 weak_ptr assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.4.4 weak_ptr modiﬁers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.4.5 weak_ptr observers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.4.6 weak_ptr comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.2.4.7 weak_ptr specialized algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.2.5 Class template enable_shared_from_this . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3 Function objects 21

3.1 Deﬁnitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.2 Additions to <functional> synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.3 Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.4 Function return types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.5 Function template mem_fn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.6 Function object binders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.6.1 Class template is_bind_expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.6.2 Class template is_placeholder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.6.3 Function template bind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.6.4 Placeholders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.7 Polymorphic function wrappers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.7.1 Class bad_function_call . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.7.1.1 bad_function_call constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.7.2 Class template function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.7.2.1 function construct/copy/destroy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.7.2.2 function modiﬁers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.7.2.3 function capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.7.2.4 function invocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.7.2.5 function target access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.7.2.6 undeﬁned operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.7.2.7 null pointer comparison operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.7.2.8 specialized algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4 Metaprogramming and type traits 33

4.1 Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2 Header <type_traits> synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.3 Helper classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.4 General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.5 Unary Type Traits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.5.1 Primary Type Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.5.2 Composite type traits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.5.3 Type properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.6 Relationships between types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.7 Transformations between types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.7.1 Const-volatile modiﬁcations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.7.2 Reference modiﬁcations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.7.3 Array modiﬁcations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

ISO/IEC DTR 19768

v CONTENTS CONTENTS

4.7.4 Pointer modiﬁcations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.8 Other transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.9 Implementation requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5 Numerical facilities 45

5.1 Random number generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

5.1.1 Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

5.1.2 Header <random> synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5.1.3 Class template variate_generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.1.4 Random number engine class templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

5.1.4.1 Class template linear_congruential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.1.4.2 Class template mersenne_twister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

5.1.4.3 Class template subtract_with_carry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

5.1.4.4 Class template subtract_with_carry_01 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

5.1.4.5 Class template discard_block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5.1.4.6 Class template xor_combine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

5.1.5 Engines with predeﬁned parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.1.6 Class random_device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

5.1.7 Random distribution class templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.1.7.1 Class template uniform_int . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.1.7.2 Class bernoulli_distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

5.1.7.3 Class template geometric_distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.1.7.4 Class template poisson_distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.1.7.5 Class template binomial_distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.1.7.6 Class template uniform_real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.1.7.7 Class template exponential_distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.1.7.8 Class template normal_distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.1.7.9 Class template gamma_distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.2 Mathematical special functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.2.1 Additions to header <cmath> synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.2.1.1 associated Laguerre polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

5.2.1.2 associated Legendre functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

5.2.1.3 beta function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.2.1.4 (complete) elliptic integral of the ﬁrst kind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.2.1.5 (complete) elliptic integral of the second kind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.2.1.6 (complete) elliptic integral of the third kind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.2.1.7 conﬂuent hypergeometric functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.2.1.8 regular modiﬁed cylindrical Bessel functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.2.1.9 cylindrical Bessel functions (of the ﬁrst kind) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.2.1.10 irregular modiﬁed cylindrical Bessel functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.2.1.11 cylindrical Neumann functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.2.1.12 (incomplete) elliptic integral of the ﬁrst kind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.2.1.13 (incomplete) elliptic integral of the second kind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.2.1.14 (incomplete) elliptic integral of the third kind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.2.1.15 exponential integral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.2.1.16 Hermite polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

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