解释器模式 Interpreter

“领域规则”模式

• 在特定领域中，某些变化虽然频繁，但可以抽象为某种规则。这时候，结合特定领域，将问题抽象为语法规则，从而给出在该领域下的一般性解决方案。
• 典型模式
  1. Interpreter

动机（Motivation）

• 在软件构建过程中，如果某一特定领域的问题比较复杂，类似的结构不断重复出现，如果使用普通的编程方式来实现将面临非常频繁的变化。
• 在这种情况下，将特定领域的问题表达为某种语法规则下的句子，然后构建一个解释器来解释这样的句子，从而达到解决问题的目的。

代码示例

#include <iostream>
#include <map>
#include <stack>

using namespace std;

class Expression {
public:
    virtual int interpreter(map<char, int> var) = 0;
    virtual ~Expression() {}
};

//变量表达式
class VarExpression : public Expression {

    char key;

public:
    VarExpression(const char& key)
    {
        this->key = key;
    }

    int interpreter(map<char, int> var) override {
        return var[key];
    }
};

//符号表达式
class SymbolExpression : public Expression {

    // 运算符左右两个参数
protected:
    Expression* left;
    Expression* right;

public:
    SymbolExpression(Expression* left, Expression* right) :
        left(left), right(right) {
    }
};

//加法运算
class AddExpression : public SymbolExpression {
public:
    AddExpression(Expression* left, Expression* right) :
        SymbolExpression(left, right) {
    }
    int interpreter(map<char, int> var) override {
        return left->interpreter(var) + right->interpreter(var);
    }
};

//减法运算
class SubExpression : public SymbolExpression {
public:
    SubExpression(Expression* left, Expression* right) :
        SymbolExpression(left, right) {
    }
    int interpreter(map<char, int> var) override {
        return left->interpreter(var) - right->interpreter(var);
    }
};


Expression*  analyse(string expStr) {
    stack<Expression*> expStack;
    Expression* left = nullptr;
    Expression* right = nullptr;
    for (int i = 0; i < expStr.size(); i++)
    {
        switch (expStr[i])
        {
        case '+':
            // 加法运算
            left = expStack.top();
            right = new VarExpression(expStr[++i]);
            expStack.push(new AddExpression(left, right));
            break;
        case '-':
            // 减法运算
            left = expStack.top();
            right = new VarExpression(expStr[++i]);
            expStack.push(new SubExpression(left, right));
            break;
        default:
            // 变量表达式
            expStack.push(new VarExpression(expStr[i]));
        }
    }

    Expression* expression = expStack.top();

    return expression;
}

void release(Expression* expression) {
    //释放表达式树的节点内存...
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    string expStr = "a+b-c+d-e";
    map<char, int> var;
    var.insert(make_pair('a', 5));
    var.insert(make_pair('b', 2));
    var.insert(make_pair('c', 1));
    var.insert(make_pair('d', 6));
    var.insert(make_pair('e', 10));

    Expression* expression = analyse(expStr);
    int result = expression->interpreter(var);
    cout << result << endl;

    release(expression);

    getchar();
    return 0;
}

输出：

2

模式定义

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

类图

要点总结

• Interpreter模式的应用场合是Interpreter模式应用中的难点，只有满足“业务规则频繁变化，且类似的结构不断重复出现，并且容易抽象为语法规则的问题”才适合使用Interpreter模式。
• 使用Interpreter模式来表示文法规则，从而可以使用面向对象技巧来方便地“扩展”文法。
• Interpreter模式比较适合简单的文法表示，对于复杂的文法表示，Interperter模式会产生比较大的类层次结构，需要求助于语法分析生成器这样的标准工具。

适合简单的文法规则。如果复杂的话，会产生复杂的类层次结构。解释器模式不常用，有专门的开源语法解释工具可以用。

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参考：GeekBand