作者:翟天保Steven
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一、解释器模式是什么?
解释器模式是一种行为型的软件设计模式,定义了一个解释器,来解释给定语言和文法的句子。也可以理解为翻译吧,比如1+1,翻译为一加上一,等于二,这样就做成了一个简单的加法计算器。
解释器模式的优点:
- 良好扩展性。语法的翻译通过类来实现,扩展类可以扩展其解释能力。
- 易实现。语法树中每个表达式节点类具备一定相似性,实现起来相对容易。
解释器模式的缺点:
- 执行效率低。解释器中通常有大量循环和递归语句,当被解释句子较复杂时,程序的性能受到较大影响。
- 类膨胀。规则较多时,类数量也膨胀。
二、解释器模式
2.1 结构图
客户端即Main主函数,客户端通过解释器来解析表达式内容,表达式又分为终结型和非终结型。就拿计算器举例,1+1,1就是终结符类型,表达式可以用它结尾;而+就是非终结符类型,出现了+,就意味着它前后还有别的表达式字符,自然不能作终结。
2.2 代码示例
场景描述:实现简单的加减法计算器。
//Interpreter.h
/****************************************************/
#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <stack>
using namespace std;
// 抽象表达式类
class Expression
{
public:
// 解释
virtual int interpret() = 0;
};
// 数字表达式类
class NumberExpression : public Expression
{
public:
// 构造函数
NumberExpression(int num) : number(num) {}
// 解释
virtual int interpret() { return number; }
private:
int number;
};
// 加法表达式类
class AddExpression : public Expression
{
public:
// 构造函数
AddExpression(Expression* left, Expression* right) : left(left), right(right) {}
// 解释
virtual int interpret() { return left->interpret() + right->interpret(); }
private:
Expression* left;
Expression* right;
};
// 减法表达式类
class SubExpression : public Expression
{
public:
// 构造函数
SubExpression(Expression* left, Expression* right) : left(left), right(right) {}
// 解释
virtual int interpret() { return left->interpret() - right->interpret(); }
private:
Expression* left;
Expression* right;
};
// 解释器类
class Interpreter
{
public:
// 构造函数
Interpreter(string exp) : expression(exp) {}
// 解释
int interpret() {
stack<Expression*> s;
// 遍历表达式字符
for (int i = 0; i < expression.length(); i++) {
if (isdigit(expression[i])) {
// 识别数字
int j = i;
while (j < expression.length() && isdigit(expression[j])) {
j++;
}
int num = stoi(expression.substr(i, j - i));
s.push(new NumberExpression(num));
i = j - 1;
}
else if (expression[i] == '+') {
// 把左数提取出来
Expression* left = s.top();
s.pop();
// 识别右数
int j = i + 1;
while (j < expression.length() && isdigit(expression[j])) {
j++;
}
Expression* right = new NumberExpression(stoi(expression.substr(i + 1, j - (i + 1))));
// 左数+右数的表达式放入栈中
s.push(new AddExpression(left, right));
i = j - 1;
}
else if (expression[i] == '-') {
// 把左数提取出来
Expression* left = s.top();
s.pop();
// 识别右数
int j = i + 1;
while (j < expression.length() && isdigit(expression[j])) {
j++;
}
Expression* right = new NumberExpression(stoi(expression.substr(i + 1, j - (i + 1))));
// 左数-右数的表达式放入栈中
s.push(new SubExpression(left, right));
i = j - 1;
}
}
return s.top()->interpret();
}
private:
string expression;
};
//main.cpp
/****************************************************/
#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include "Interpreter.h"
using namespace std;
int main()
{
unordered_map<string, int> variables;
string input;
while (getline(cin, input)) {
cout << "input:" << input << endl;
Interpreter interpreter(input);
variables[input] = interpreter.interpret();
cout << "result:" << variables[input] << endl;
}
return 0;
}
程序结果如下。
上述实现的简易计算器,也是许多大学C/C++课程中的大作业,记得以前用MFC实现了一款计算器,开心了老半天哈哈,梦回大学。感兴趣的同学也可以试试复杂计算器,比如引入了括号还有各类运算符。
三、总结
我尽可能用较通俗的话语和直观的代码例程,来表述我对解释器模式的理解,或许有考虑不周到的地方,如果你有不同看法欢迎评论区交流!希望我举的例子能帮助你更好地理解解释器模式。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-432401.html
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