解释器模式(Interpreter),给定一个语言,定义它的文法的一种表示,并定义一个解释器,这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。
解释器模式需要解决的问题是,如果一种特定类型的问题发生的频率足够高,那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器,该解释器通过解释这些句子来解决该问题。
解释器模式UML类图:
如上图所示:AbstractExpression(抽象表达式),声明一个抽象的解释操作,这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享;TerminalExpression(终结符表达式),实现与文法中的终结符相关联的解释操作,实现抽象表达式中所要求的 接口,主要是一个interpret()方法,文法中每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应;NonterminalExpression(非终结符表达式),为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中每一条规则R1,R2......Rn 都需要一个具体的非终结符表达式类。通过实现抽象表达式的interpret()方法实现解释操作。解释操作以递归形式调用上面所提到的代表R1,R2......Rn中各个符号的实例变量;Context,包含解释器之外的一些全局信息;客户端代码,构建表示该文法定义的语言中一个特定的句子的抽象语法树。
解释器模式实现:
using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace Interpreter{ /*AbstractExpression(抽象表达式),声明一个抽象的解释操作,这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享.*/ abstract class AbstractExpression { public abstract void Interpret(Context context); } /*TerminalExpression(终结符表达式),实现与文法中的终结符相关联的解释操作,实现抽象表达式中所要求的 接口,主要是一个interpret()方法,文法中每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。*/ class TerminalExpression : AbstractExpression { public override void Interpret(Context context) { Console.WriteLine("终端解释器..."); //throw new NotImplementedException(); } } /*NonterminalExpression(非终结符表达式),为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中每一条规则R1,R2......Rn 都需要一个具体的非终结符表达式类。通过实现抽象表达式的interpret()方法实现解释操作。解释操作以递归形式 调用上面所提到的代表R1,R2......Rn中各个符号的实例变量。*/ class NonterminalExpression : AbstractExpression { public override void Interpret(Context context) { Console.WriteLine("非终端解释器..."); //throw new NotImplementedException(); } } /*Context,包含解释器之外的一些全局信息*/ class Context { private string input; public string Input { get { return input; } set { input = value; } } private string output; public string Output { get { return output; } set { output = value; } } }}客户端:
using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace Interpreter{ /*客户端代码,构建表示该文法定义的语言中一个特定的句子的抽象语法树。*/ class Program { static void Main(string[] args) { Context context = new Context(); IList<AbstractExpression> list = new List<AbstractExpression>(); list.Add(new TerminalExpression()); list.Add(new NonterminalExpression()); list.Add(new TerminalExpression()); list.Add(new NonterminalExpression()); foreach (AbstractExpression ae in list) { ae.Interpret(context); } Console.Read(); } }}
解释器模式总结:
通常当有一个语言需要解释执行,并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树时,可使用解释器模式。
使用了解释器模式,就意味着可以很容易的改变和扩展文法,因为该模式使用类来表示文法规则,你可以使用继承来改变或扩展该文法。也比较容易实现文法,因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似,这些类都易于直接编码。
但是使用解释器模式也有不足,解释器模式为文法中的每一条规则至少定义了一个类,因此包含许多规则的文法可能难以管理和维护。建议当文法非常复杂时,使用其它的技术如语法分析程序或编译器生成器来处理。