C ++设计模式的解释器模式

前言

那天，我很无聊，我去了一个编程和学习网站；编程和学习网站最近很热；之前，盖茨（Gates）和扎克伯格（Zuckerberg）等大人物开始宣传，认为每个人都应该学习编程. 我想到这是怎么回事？如果在中国，人们还会生活吗？这个话题不会被拒绝，比方说我去了编程网站. 首先是为您玩一个小游戏，以激发您对编程的兴趣. 游戏是这样的，网页上有一个编辑框，屏幕上有一只小狗，例如，您在编辑框中输入以下句子: down run 10;按Enter键，这时，您将在屏幕上看到小狗的身高下降10格；然后输入步行5，按Enter键，小狗的长度将上升5个正方形. 真的很有趣；但是，对于像我这样不需要这种游戏来激发我学习兴趣的人，我更喜欢的是思考如何实现它以及如何控制输入的句子. 小狗移动. 关于今天总结的解释器模式，所有这些都必须说.

翻译模式

在GOF的“设计模式: 可重用的面向对象软件的基础”中，解释器模式表示: 给定一种语言，定义其语法的表示形式，并定义解释器，该解释器使用该表示形式来解释句子. 语言. 如果特定类型的问题经常发生，则可能值得用简单的语言将每个问题实例表达为一个句子. 这样，您可以构建一个解释器，通过解释这些句子来解决问题.

就像上面提到的游戏一样，我输入了步行5，并且我必须以移动方向+移动模式+移动距离的格式输入指令，并且这种格式的指令是语法，仅根据输入我定义的语法，可以控制屏幕上的小狗移动. 当然，当我输入步行5时，屏幕上的小狗一定看不懂，也不知道我输入了什么，这时我该怎么办？我需要一个工具将输入的内容转换为小狗可以理解的内容，并且该工具是定义中提到的解释器. 解释器解释我输入的命令，然后将解释的命令发送给屏幕上的小狗，在小狗理解后继续前进.

我们在开发中经常使用的正则表达式也代表了这类问题. 有时我们需要匹配电话号码和ID号；我们不必为每个匹配项编写特定的算法，我们可以为每个匹配项定义语法，然后解释语法定义的句子. 好吧.

语法规则和抽象语法树

在上面的解释器模式定义中，提到了一个词: 语法. 在使用代码实现解释器模式之前，有必要学习语法的概念以及如何表达语言的语法规则. 以上面的游戏为例，我可以定义以下五个语法:

复制代码，代码如下:

表达式:: =方向动作距离|复合//表达式

composite :: = expression'and'expression //复合表达式

direction :: ='上'|'下'|'左'|'右'//运动方向

action :: ='move'|'walk'//运动方法

distance :: =整数//移动距离

以上五个语法规则对应五个语言单元. 这些语言单元可以分为两类: 一类是终止符（也称为终止符表达），例如上方的方向，动作和距离. 它是最小的语言单位，不能拆分；另一种类型是非终止符（也称为非终止表达式）c 解释器模式，例如上面的表达式和复合符号，它们都是完整的句子，包含一系列终止符或非终止符.

我们可以根据上面定义的某些语法形成更复杂的句子，并且计算机程序将基于这些句子执行某些操作；并且我们在这里列出的语法无法被计算机直接理解，因此我们需要解释所定义的语法；就像我们编写的C ++代码一样，计算机无法理解它，我们需要对其进行编译. 解释器模式提供了一种模式，可以向计算机解释我们定义的语法，并使计算机根据我们的语法工作.

在语法规则的定义中，某些符号可用于表达不同的含义，例如“ |”对于OR，“ {”和“}”表示组合，“ *”表示0次或多次出现，等等，最常用的符号是“ |”代表“或”关系. 例如，语法规则“ bool Value :: = 0 | 1”表示终止符表达式bool Value的值可以为0或1.

除了使用语法规则定义语言外，在解释器模式下，可以使用称为抽象语法树的图形方法来直观地表示语言的组成. 每个语法树对应一个语言实例. 上面的游戏语法规则可以由以下抽象语法树表示:

在抽象语法树中，复杂的语句可以由终端表达式和非终端表达式组成. 语法规则的每个语言实例都可以表示为抽象语法树，也就是说，每个特定的语句可以为. 它由类似于上图中所示的抽象语法树表示. 在该图中，终端表达式类的实例用作树的叶子节点，非终端表达式类的实例用作非叶子节点. 抽象的语法树描述了如何形成复杂的句子.

UML类图

AbstractExpression: 声明一个抽象解释操作，该接口由抽象语法树中的所有节点共享；

TernimalExpression: 句子中的每个终端都需要一个类的实例，该类可以实现与该终端在语法上相关的解释操作；

NonternimalExpression:

1. 对于语法中的每个规则，都需要一个NonternimalExpression类；

2. 为语法中的每个符号维护一个类型为AbstractExpression的实例变量；

3. 为了对语法中的非终结符实现解释操作，在实现中，通常需要递归调用表示语法符号的那些对象的解释操作；

上下文: 包含解释器之外的一些全局信息；

客户: 构造需要解释操作的语法句子，然后调用解释操作进行解释.

实际口译时，请按照以下顺序进行:

1. 客户端构造一个句子，该句子是NonterminalExpression和TerminalExpression实例的抽象语法树，然后初始化上下文并调用解释操作；

2. 每个非终端表达式节点定义相应子表达式的解释操作. 每个终端表达式的解释操作构成了递归的基础；

3. 每个节点的解释操作都使用操作上下文来存储和访问解释器的状态.

使用场合

在以下情况下可以考虑口译员模式:

1. 需要解释和执行的语言中的句子可以表示为抽象语法树；

2. 某些反复出现的问题可以用一种简单的语言表达；

3. 语言的语法相对简单；

4. 执行效率不是关键问题. [注: 有效的解释器通常不能通过直接解释抽象语法树来实现，但是它们需要转换为其他形式，并且使用解释器模式的执行效率不高. ）

代码实现

我们在这里使用代码来实现上述游戏，但不是控制小狗在屏幕上移动，而是将相应的控制指令翻译成中文以表达出来，这就是控制指令翻译的原理小狗的运动. 一样的. 例如，现在有一个命令: down run 10;那么，在解释器模式下获得的结果是: 向下运行10.

复制代码c 解释器模式，代码如下:

#include

#include

使用命名空间标准；

#define MAX_SIZE 256

#define SAFE_DELETE（p）如果（p）{删除p; p = NULL; }

const wchar_t * const DOWN = L“ down”;

const wchar_t * const UP = L“ up”;

const wchar_t * const LEFT = L“ left”;

const wchar_t * const RIGHT = L“ right”;

const wchar_t * const MOVE = L“移动”;

const wchar_t * const WALK = L“ walk”;

AbstractNode类

{

公共:

虚拟wchar_t * Interpret（）= 0;

};

AndNode类: 公共AbstractNode

{

公共:

AndNode（AbstractNode * left，AbstractNode * right）: m_pLeft（left），m_pRight（right）{}

wchar_t * Interpret（）

{

wchar_t * pResult =新的wchar_t [MAX_SIZE];

memset（pResult，0，MAX_SIZE * sizeof（wchar_t））;

wchar_t * pLeft = m_pLeft-> Interpret（）;

wchar_t * pRight = m_pRight-> Interpret（）;

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，pLeft）;

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，pRight）;

SAFE_DELETE（pLeft）;

SAFE_DELETE（m_pRight）;

返回pResult;

}

私人:

AbstractNode * m_pLeft;

AbstractNode * m_pRight;

};

SentenceNode类: 公共AbstractNode

{

公共:

SentenceNode（AbstractNode *方向，AbstractNode *操作，AbstractNode *距离）:

m_pDirection（方向），m_pAction（操作），m_pDistance（距离）{}

wchar_t * Interpret（）

{

wchar_t * pResult =新的wchar_t [MAX_SIZE];

memset（pResult，0，MAX_SIZE * sizeof（wchar_t））;

wchar_t * pDirection = m_pDirection-> Interpret（）;

wchar_t * pAction = m_pAction-> Interpret（）;

wchar_t * pDistance = m_pDistance-> Interpret（）;

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，pDirection）;

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，pAction）;

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，pDistance）;

SAFE_DELETE（pDirection）;

SAFE_DELETE（pAction）;

SAFE_DELETE（pDistance）;

返回pResult;

}

私人:

AbstractNode * m_pDirection;

AbstractNode * m_pAction;

AbstractNode * m_pDistance;

};

DirectionNode类: 公共AbstractNode

{

公共:

DirectionNode（wchar_t * direction）: m_pDirection（direction）{}

wchar_t * Interpret（）

{

wchar_t * pResult =新的wchar_t [MAX_SIZE];

memset（pResult，0，MAX_SIZE * sizeof（wchar_t））;

如果（！_wcsicmp（m_pDirection，DOWN））

{

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，L“ Down”）;

}

否则是否（！_wcsicmp（m_pDirection，UP））

{

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，L“ Up”）;

}

否则是否（！_wcsicmp（m_pDirection，LEFT））

{

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，L“ left”）;

}

否则（（_wcsicmp（m_pDirection，RIGHT））

{

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，L“在右边”）;

}

其他

{

wcscat_s（pResult，MAX_SIZE，L“无效指令”）;

}

SAFE_DELETE（m_pDirection）;

返回pResult;

}

私人:

wchar_t * m_pDirection;

};

ActionNode类: 公共AbstractNode

{

公共:

ActionNode（wchar_t * action）: m_pAction（action）{}

wchar_t * Interpret（）

{

wchar_t * pResult =新的wchar_t [MAX_SIZE];

memset（pResult，0，MAX_SIZE * sizeof（wchar_t））;

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-277697-1.html