解析器模式（C++）

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。

应用场景

• 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。

结构

代码示例

//Interpreter.h
/****************************************************/
#ifndef INTERPRETER_H
#define INTERPRETER_H
#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;
};#endif

//test.cpp
/****************************************************/
#include "Interpreter.h"#include <unordered_map>
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;
}

运行结果

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。