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
象,并使用该对象来解释语言中的句子。
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。
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。
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。
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:
代码语言:javascript复制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。