（Boolan）C++设计模式 <十三> ——解析器（Interpreter）

最新推荐文章于 2022-07-06 19:01:20 发布

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本文深入探讨了解析器（Interpreter）模式的应用场景与实现原理，通过一个具体的字符串表达式解析实例，展示如何使用面向对象的方法来定义语言的文法并解释其句子。特别适用于业务规则频繁变化且易于抽象为语法规则的场景。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

“领域规则”模式

在特定领域内，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，从而给出该领域下的一般性解决方案。

典型模式
- Interpreter

解析器（Interpreter）

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

动机
在软件构建过程中，如果某一特定领域的问题比较复杂，类似的结构不断的重复出现，如果使用普通的变成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，然后构建一个解析器来解释这样的句子，从而达到解决问题的目的。

#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);

    return 0;
}

以上是一个关于字符串类型的表达式的解析代码。

Interpreter的UML

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，Interpreter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。