c++ 函数式编程-管道流水线

c++ 管道式函数式编程

// C
#ifndef _GLIBCXX_NO_ASSERT
#include <cassert>
#endif
#include <cctype>
#include <cerrno>
#include <cfloat>
#include <ciso646>
#include <climits>
#include <clocale>
#include <cmath>
#include <csetjmp>
#include <csignal>
#include <cstdarg>
#include <cstddef>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <ctime>
#if __cplusplus >= 201103L
#include <ccomplex>
#include <cfenv>
#include <cinttypes>
// #include <cstdalign>
#include <cstdbool>
#include <cstdint>
#include <ctgmath>
#include <cwchar>
#include <cwctype>
#endif
// C++
#include <algorithm>
#include <bitset>
#include <complex>
#include <deque>
#include <exception>
#include <fstream>
#include <functional>
#include <iomanip>
#include <ios>
#include <iosfwd>
#include <iostream>
#include <istream>
#include <iterator>
#include <limits>
#include <list>
#include <locale>
#include <map>
#include <memory>
#include <new>
#include <numeric>
#include <ostream>
#include <queue>
#include <set>
#include <sstream>
#include <stack>
#include <stdexcept>
#include <streambuf>
#include <string>
#include <typeinfo>
#include <utility>
#include <valarray>
#include <vector>
#if __cplusplus >= 201103L
#include <array>
#include <atomic>
#include <chrono>
#include <condition_variable>
#include <forward_list>
#include <future>
#include <initializer_list>
#include <mutex>
#include <random>
#include <ratio>
#include <regex>
#include <scoped_allocator>
#include <system_error>
#include <thread>
#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <typeindex>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
#endif
using namespace std;

template <typename T, class F>
auto operator|(T&& param, F&& f) -> decltype(std::forward<F>(f)(std::forward<T>(param))) {
    return (std::forward<F>(f)(std::forward<T>(param)));
}

template <class F, typename Tuple, size_t... I>
auto process(F&& f, Tuple&& tu, index_sequence<I...> rr) {
    return std::forward<F>(f)(get<I>(std::forward<Tuple>(tu))...);
}

template <typename Tuple, class F>
auto operator|(Tuple&& tu, F&& f) -> decltype(process(forward<F>(f), forward<Tuple>(tu), make_index_sequence<tuple_size<typename remove_reference<Tuple>::type>::value>())) {
    return process(forward<F>(f), forward<Tuple>(tu), make_index_sequence<tuple_size<typename remove_reference<Tuple>::type>::value>());
}

auto sorter = [](auto&& nums) -> decltype(auto) {
    sort(nums.begin(), nums.end());
    return (nums);
};

auto uniquer = [](auto&& nums) -> decltype(auto) {
    nums.erase(unique(nums.begin(), nums.end()), nums.end());
    return (nums);
};

auto printer = [](auto&& nums) {
    for (auto v : nums) {
        cout << v << " ";
    }
    cout << endl;
};

string generate_data(string filename, int low, int high, int times) {
    ofstream os(filename);
    os.clear();
    random_device rd;
    mt19937 mt(rd());
    uniform_int_distribution<int> u(low, high);
    for (int i = 0; i < times; i++) {
        os << u(mt) << endl;
    }
    return filename;
}

vector<int> read_data(string filename) {
    ifstream is(filename);
    int num;
    vector<int> vec;
    while (!is.eof()) {
        is >> num;
        vec.push_back(num);
    }
    return vec;
}

unordered_map<int, int> statis_times(vector<int>&& nums) {
    unordered_map<int, int> mp;
    for (auto v : nums) {
        mp[v]++;
    }
    return mp;
}

vector<pair<int, int>> value_key_reverse(unordered_map<int, int>&& mp) {
    vector<pair<int, int>> vec;
    for (auto& kv : mp) {
        vec.push_back({kv.second, kv.first});
    }
    return vec;
}

auto sort_greater = [](vector<pair<int, int>>&& nums) {
    sort(nums.begin(), nums.end(), greater<>{});
    return make_tuple(nums, 20);
};

void top_print(vector<pair<int, int>> data, int top) {
    for (int i = 0; i < top && i < data.size(); i++) {
        cout << data[i].second << "\t" << data[i].first << endl;
    }
}

int main() {
    // // 单参函数式编程
    vector<int>{2, 1, 3, 5, 2} | sorter | uniquer | printer;
    // 读文件, 统计每个数出现次数,并打印前10
    cout << "管道 \n";
    make_tuple("./radom.txt", 0, 10, 100) | generate_data | read_data | statis_times | value_key_reverse | sort_greater | top_print;
}

输出

在这里插入图片描述

### 管道符的定义及其在编程中的应用 #### 定义与基本概念 管道符 `|` 是一种常见的逻辑操作符,在多种编程语言中被广泛使用。其主要功能是在布尔上下文中表示 **逻辑或 (OR)** 运算,或者作为按位运算符实现特定的数据处理。 --- #### 在布尔逻辑中的作用 当管道符用于布尔逻辑时,通常代表逻辑或 (`||`) 的短路版本。如果任意一侧的操作数为真,则整个表达式的值为真。例如: ```java boolean a = true; boolean b = false; // 使用 || 表达式 if (a || b) { System.out.println("At least one is true."); // 输出此行 } ``` 需要注意的是,某些语言(如 C/C++ 和 Java)区分了短路逻辑或 `||` 以及非短路形式 `|`。后者会强制计算右侧表达式,即使左侧已经满足条件[^1]。 --- #### 按位运算的应用 在低级数据操作场景下,管道符可以用来执行按位或运算。这种情况下,它逐位比较两个整数值,并返回一个新的整数,其中每一位由对应位置上的任一原值决定。例如: ```python result = 5 | 3 # 十进制下的 5 对应二进制 0101;3 对应 0011 print(result) # 结果为 7 (即 0111) ``` 此处展示了如何通过按位或来组合标志位或其他二进制模式[^2]。 --- #### 正则表达式中的意义 正则表达式里,竖线符号 `|` 被用作分隔选项的作用,允许匹配多个替代字符串之一。比如下面的例子能够识别单词 “cat” 或者 “dog”。 ```regex pattern = r"cat|dog" match_result = re.match(pattern, "I have a cat.") if match_result: print("Match found!") ``` 这里值得注意的是优先级问题——由于 `|` 的优先级较低,复杂模式可能需要借助圆括号明确界定范围[^3]。 --- #### Shell脚本环境里的角色 于Unix/Linux shell环境中,管道命令 `|` 提供了一种简便方式连接两条或多条指令流,使得前一条命令的标准输出成为后继命令的标准输入源。这极大地增强了工具链协作能力。举个例子来说就是统计目录下所有`.txt`文件总大小: ```bash find . -name "*.txt" -type f -exec du -b {} \; | awk '{total += $1} END {print total}' ``` 上述片段先定位目标文本文件并获取各自尺寸信息,再经由管道传递给AWK程序累加求和[^4]. --- #### 函数式编程领域内的运用 部分现代函数库引入了类似于“流水线”的抽象概念,利用某种形式的管道机制串联一系列转换步骤。以Java Streams API为例: ```java List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"); names.stream() .filter(name -> name.startsWith("A")) .map(String::toUpperCase) .forEach(System.out::println); ``` 尽管严格意义上并非传统意义上的管道符,但此类设计哲学体现了相似理念—即将原始集合逐步加工成最终期望形态[^5]. ---
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