深入解析C++設(shè)計(jì)模式編程中解釋器模式的運(yùn)用

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C語言|點(diǎn)擊：次

解釋器模式（interpreter），給定一個語言，定義它的文法的一種表示，并定義一個解釋器，這個解釋器使用該表示來解釋語言中的句子。

解釋器模式需要解決的是，如果一種特定類型的問題發(fā)生的頻率足夠高，那么可能就值得將該問題的各個實(shí)例表述為一個簡單語言中的句子。這樣就可以構(gòu)建一個解釋器，該解釋器通過解釋這些句子來解決該問題。當(dāng)有一個語言需要解釋執(zhí)行，并且你可將該語言中的句子表示為一個抽象語法樹時，可使用解釋器模式。用了解釋器模式，就意味著可以很容易地改變和擴(kuò)展文法，因?yàn)樵撃Ｊ绞褂妙悂肀硎疚姆ㄒ?guī)則，你可使用繼承來改變或擴(kuò)展該文法。也比較容易實(shí)現(xiàn)文法，因?yàn)槎x抽象語法樹中各個節(jié)點(diǎn)的類的實(shí)現(xiàn)大體類似，這些類都易于直接編寫。

結(jié)構(gòu)圖：

實(shí)例：

音樂解釋器

playContext.h

/************************************************************************ 
 * description: 演奏內(nèi)容 
 * remark:    
************************************************************************/ 
#ifndef _PLAY_CONTEXT_H_ 
#define _PLAY_CONTEXT_H_ 
#include <string> 
#include <iostream> 
using namespace std; 
class playContext 
{ 
public: 
  string getPlayText() 
  { 
    return m_strText; 
  } 
  void setPlayText(const string& strText) 
  { 
    m_strText = strText; 
  } 
private: 
  string m_strText; 
}; 
#endif// _PLAY_CONTEXT_H_

expression.h

/************************************************************************ 
 * description: 表達(dá)式類 
 * remark:    
************************************************************************/ 
#ifndef _EXPRESSION_H_ 
#define _EXPRESSION_H_ 
#include "playContext.h" 
class expression 
{ 
public: 
  // 解釋器 
  void interpret(playContext& PlayContext) 
  { 
    if (PlayContext.getPlayText().empty()) 
    { 
      return; 
    } 
    else 
    { 
      string strPlayKey = PlayContext.getPlayText().substr(0, 1); 
      string strtemp = PlayContext.getPlayText().substr(2); 
      PlayContext.setPlayText(strtemp); 
       
      size_t nPos = PlayContext.getPlayText().find(" "); 
      string strPlayValue = PlayContext.getPlayText().substr(0, nPos); 
      int  nPlayValue = atoi(strPlayValue.c_str()); 
      nPos = PlayContext.getPlayText().find(" "); 
      PlayContext.setPlayText(PlayContext.getPlayText().substr(nPos + 1)); 
      excute(strPlayKey, nPlayValue); 
    } 
  } 
  // 執(zhí)行 
  virtual void excute(string& strKey, const int nValue) = 0; 
private: 
}; 
#endif// _EXPRESSION_H_

note.h

/************************************************************************ 
 * description: 音符類 
 * remark:    
************************************************************************/ 
#ifndef _NOTE_H_ 
#define _NOTE_H_ 
#include "expression.h" 
class note : public expression 
{ 
public: 
  virtual void excute(string& strKey, const int nValue) 
  { 
    char szKey[2]; 
    strncpy(szKey, strKey.c_str(), strKey.length()); 
    string strNote; 
    switch (szKey[0]) 
    { 
    case 'C': 
      strNote = "1"; 
      break; 
    case 'D': 
      strNote = "2"; 
      break; 
    case 'E': 
      strNote = "3"; 
      break; 
    case 'F': 
      strNote = "4"; 
      break; 
    case 'G': 
      strNote = "5"; 
      break; 
    case 'A': 
      strNote = "6"; 
      break; 
    case 'B': 
      strNote = "7"; 
      break; 
    default: 
      strNote = "error"; 
      break; 
    } 
    cout << strNote << " "; 
  } 
}; 
#endif// _NOTE_H_

scale.h

/************************************************************************ 
 * description: 音階類 
 * remark:    
************************************************************************/ 
#ifndef _SCALE_H_ 
#define _SCALE_H_ 
#include "expression.h" 
class scale : public expression 
{ 
public: 
  virtual void excute(string& strKey, const int nValue) 
  { 
    string strScale; 
    switch (nValue) 
    { 
    case 1: 
      strScale = "低音"; 
      break; 
    case 2: 
      strScale = "中音"; 
      break; 
    case 3: 
      strScale = "高音"; 
      break; 
    default: 
      strScale = "error"; 
      break; 
    } 
    cout << strScale << " "; 
  } 
private: 
}; 
#endif// _SCALE_H_

speed.h

#ifndef _SPEED_H_ 
#define _SPEED_H_ 
#include "expression.h" 
class speed : public expression 
{ 
public: 
  virtual void excute(string& strKey, const int nValue) 
  { 
    string strSpeed; 
    if (nValue < 3) 
    { 
      strSpeed = "快速"; 
    } 
    else if (nValue >= 6) 
    { 
      strSpeed = "慢速"; 
    } 
    else 
    { 
      strSpeed = "中速"; 
    } 
    cout << strSpeed << " "; 
  } 
}; 
#endif// _SPEED_H_

客戶端： InterpreterApp.cpp

// InterpreterApp.cpp : 定義控制臺應(yīng)用程序的入口點(diǎn)。 
// 
#include "stdafx.h" 
#include "note.h" 
#include "scale.h" 
#include "speed.h" 
#include "playContext.h" 
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
{ 
  playContext context; 
  cout << "Music:"; 
   
  context.setPlayText("T 2 O 2 E 3 G 5 G 5 "); 
  expression* expressObj = NULL; 
   
  while (!context.getPlayText().empty()) 
  { 
    string strSep = context.getPlayText().substr(0, 1); 
    char szKey[2]; 
    strncpy(szKey, strSep.c_str(), strSep.length()); 
    switch (szKey[0]) 
    { 
    case 'O': 
      expressObj = new scale(); 
      break; 
    case 'T': 
      expressObj = new speed(); 
      break; 
    case 'C': 
    case 'D': 
    case 'E': 
    case 'F': 
    case 'G': 
    case 'A': 
    case 'B': 
    case 'P': 
      expressObj = new note(); 
      break; 
    default: 
      break; 
    } 
    if (NULL != expressObj) 
    { 
      expressObj->interpret(context); 
    } 
  } 
  system("pause"); 
  return 0; 
}

不足之處
解釋器模式不足的是，解釋器模式為文法中的每一條規(guī)則至少定義了一個類，因此包含許多規(guī)則的文法可能難以管理和維護(hù)。建議當(dāng)文法非常復(fù)雜時，使用其他的技術(shù)如語法分析程序或編譯器生成器來處理。

適用場景

當(dāng)有一個語言需要解釋執(zhí)行, 并且你可將該語言中的句子表示為一個抽象語法樹時，可使用解釋器模式。而當(dāng)存在以下情況時該模式效果最好：
該文法簡單對于復(fù)雜的文法, 文法的類層次變得龐大而無法管理。此時語法分析程序生成器這樣的工具是更好的選擇。它們無需構(gòu)建抽象語法樹即可解釋表達(dá)式, 這樣可以節(jié)省空間而且還可能節(jié)省時間。
效率不是一個關(guān)鍵問題最高效的解釋器通常不是通過直接解釋語法分析樹實(shí)現(xiàn)的, 而是首先將它們轉(zhuǎn)換成另一種形式。例如，正則表達(dá)式通常被轉(zhuǎn)換成狀態(tài)機(jī)。但即使在這種情況下, 轉(zhuǎn)換器仍可用解釋器模式實(shí)現(xiàn), 該模式仍是有用的。

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