设计模式（十六）—— 解释器模式

模式简介

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给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

顾名思义，解释器模式就是定义一种语法，并提供一个解释器，客户端可以使用该解释器来解释这个语句来解决问题。例如写文档常用的Markdown语法，可以用-来表示无序列表，用---来表示下划线。通过解释器模式对这种经常使用到的事物，将其定义为一个简单的标识，以便于我们使用。

结构分析

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UML类图

角色说明

• AbstractExpression

抽象表达式类，包含一个抽象的解释操作，这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享。

• TerminalExpression

末端表达式类，实现与在语法中终结符相关联的解释操作，在语句中每个终结符都需要这个实例。

• NonterminalExpression

非末端表达式类，实现在语法中非末端表达式的解释操作。通常递归的自我调用。

• Context

上下文，包含解释器之外的一些全局信息。

结构代码

//上下文类
public class Context
{
    
}

//抽象表达式类
abstract class AbstractExpression
{
    public abstract void Interpret(Context context);
}

//末端表达式类
class TerminalExpression : AbstractExpression
{
    public override void Interpret(Context context)
    {
        Console.WriteLine("Called Terminal.Interpret()");
    }
}

//非末端表达式类
class NonterminalExpression : AbstractExpression
{
    public override void Interpret(Context context)
    {
        Console.WriteLine("Called Nonterminal.Interpret()");
    }
}

//客户端调用
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Context context = new Context();
        var list = new List<AbstractExpression>();
        list.Add(new TerminalExpression());
        list.Add(new NonterminalExpression());
        list.Add(new TerminalExpression());
        list.Add(new TerminalExpression());

        foreach (var exp in list)
        {
            exp.Interpret(context);
        }

        Console.ReadLine();
    }
}

示例分析

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本节我们通过解释器模式实现一个简易的Markdown语法，在控制台中输出解释后的内容。首先创建上下文类Context，包含一个Content成员。

class Context
{
    public string Content { get; set; }
}

定义IExpression接口，并通过UnOrderedListExpression和UnderlineExpression子类分别实现无序列表解释器以及下划线解释器。

interface IExpression
{
    void Interpret(Context context);
}

class UnOrderedListExpression : IExpression
{
    public void Interpret(Context context)
    {
        if (context.Content.Contains("- "))
        {
            context.Content = context.Content.Replace("- ", "·");
        }
    }
}

class UnderlineExpression : IExpression
{
    public void Interpret(Context context)
    {
        if (context.Content.Contains("---"))
        {
            context.Content = context.Content.Replace("---", "__________________________");
        }
    }
}

客户端调用，先向上下文实例的content属性给定内容，并使用UnOrderedListExpression和UnderlineExpression解释器分别对其进行解释，最后输出结果。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Context context = new Context();
        context.Content = "- apple\r\n";
        context.Content += "- orange\r\n";
        context.Content += "- banana\r\n";
        context.Content += "---";

        List<IExpression> tree = new List<IExpression>();
        tree.Add(new UnOrderedListExpression());
        tree.Add(new UnderlineExpression());

        foreach (var exp in tree)
        {
            exp.Interpret(context);
        }

        Console.WriteLine(context.Content);
        Console.ReadLine();
    }
}

程序输出：

使用场景

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• 为一些重复出现的问题定义一组简单的语法，便于使用

• 一个语言需要解释，并将该语言中的句子表示为一个抽象语法树

优点和不足

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优点

• 易于改变和扩展语法

因为使用类来声明表达式，可以使用继承来修改或改变该表达式的行为。

• 易于实现新的解释表达式方法

不足

• 容易引起类“爆炸”
• 对于复杂的语法较难维护