2023-03-25
设计模式
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引言
定义抽象表达式类
定义终结符表达式类
定义非终结符表达式类
定义上下文类
结论

引言

解释器模式是一种行为型设计模式,它允许你定义一个语言的文法,并且定义一个解释器来解释该语言中的句子。该模式可以用于编写编译器、计算器、查询语言等应用程序。

解释器模式中有以下三个主要角色:

  • 抽象表达式(Abstract Expression):它是所有表达式的抽象基类,它声明了一个Interpret方法,用于解释表达式。

  • 终结符表达式(Terminal Expression):它实现了抽象表达式中的 Interpret方法,并且代表语言中的终结符(即不再需要解释的元素)。

  • 非终结符表达式(Nonterminal Expression):它也实现了抽象表达式中的Interpret方法,但它代表语言中的非终结符(即需要解释的元素),通常会由多个终结符表达式和/或其他非终结符表达式组合而成。

  • 上下文(Content):包含解释器的全局信息。

下面使用c#实现一个简单解释器模式:

定义抽象表达式类

定义抽象表达式类(AbstractExpression),它包含一个 Interpret 方法,该方法将接受一个 Context 对象,并使用该对象来解释语言中的句子。

csharp
public abstract class AbstractExpression { public abstract int Interpret(Context context); }

定义终结符表达式类

定义终结符表达式类(TerminalExpression),它实现了抽象表达式类中的 Interpret 方法,并且表示语言中的终结符(即不再需要解释的元素)。在该类中,我们使用 Context 对象来获取终结符的值。

csharp
public class TerminalExpression : AbstractExpression { private string _variable; public TerminalExpression(string variable) { _variable = variable; } public override int Interpret(Context context) { return context.GetValue(_variable); } }

定义非终结符表达式类

定义非终结符表达式类(NonterminalExpression),它也实现了抽象表达式类中的 Interpret 方法,但它代表语言中的非终结符(即需要解释的元素)。在该类中,我们使用左右两个表达式来计算表达式的值。

csharp
public class NonterminalExpression : AbstractExpression { private AbstractExpression _leftExpression; private AbstractExpression _rightExpression; public NonterminalExpression(AbstractExpression leftExpression, AbstractExpression rightExpression) { _leftExpression = leftExpression; _rightExpression = rightExpression; } public override int Interpret(Context context) { int leftValue = _leftExpression.Interpret(context); int rightValue = _rightExpression.Interpret(context); return leftValue + rightValue; } }

定义上下文类

定义一个Context类,它保存着当前语言的状态,并且提供一些方法来获取变量的值。

csharp
public class Context { private Dictionary<string, int> _variables = new Dictionary<string, int>(); public void SetVariable(string variable, int value) { _variables[variable] = value; } public int GetValue(string variable) { return _variables[variable]; } }

调用时,构建一个语法树,并且使用 Context 对象来解释句子:

csharp
Context context = new Context(); context.SetVariable("a", 10); context.SetVariable("b", 5); context.SetVariable("c", 15); AbstractExpression expression = new NonterminalExpression( new TerminalExpression("a"), new NonterminalExpression( new TerminalExpression("b"), new TerminalExpression("c") ) ); int result = expression.Interpret(context); Console.WriteLine(result); // 输出:30

上面的示例中我们定义了一个简单的语言,它只包含加法运算。我们通过构建一个语法树,并调用解释器来解释语言中的句子,从而实现了解释器模式。

结论

解释器模式允许你定义一个语言的语法,并且定义一个解释器来解释该语言中的句子。它可以灵活地扩展语言的语法,只需要添加新的抽象表达式和终止符表达式即可。但是它因为在解释过程中需要对语法树进行遍历,可能会降低程序的性能。

本文作者:Peter.Pan

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