一、解释器模式是什么？
解释器模式是一种行为型的软件设计模式，定义了一个解释器，来解释给定语言和文法的句子。也可以理解为翻译吧，比如1+1，翻译为一加上一，等于二，这样就做成了一个简单的加法计算器。
解释器模式的优点：
- 良好扩展性。语法的翻译通过类来实现，扩展类可以扩展其解释能力。
- 易实现。语法树中每个表达式节点类具备一定相似性，实现起来相对容易。
解释器模式的缺点：
- 执行效率低。解释器中通常有大量循环和递归语句，当被解释句子较复杂时，程序的性能受到较大影响。
- 类膨胀。规则较多时，类数量也膨胀。
二、解释器模式
2.1 结构图
客户端即Main主函数，客户端通过解释器来解析表达式内容，表达式又分为终结型和非终结型。就拿计算器举例，1+1,1就是终结符类型，表达式可以用它结尾；而+就是非终结符类型，出现了+，就意味着它前后还有别的表达式字符，自然不能作终结。
2.2 代码示例
场景描述：实现简单的加减法计算器。
//Interpreter.h /****************************************************/ #pragma once #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; };
//main.cpp /****************************************************/ #include <iostream> #include <string> #include <unordered_map> #include "Interpreter.h" using namespace std; 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; }
程序结果如下。
上述实现的简易计算器，也是许多大学C/C++课程中的大作业，记得以前用MFC实现了一款计算器，开心了老半天哈哈，梦回大学。感兴趣的同学也可以试试复杂计算器，比如引入了括号还有各类运算符。
三、总结
我尽可能用较通俗的话语和直观的代码例程，来表述我对解释器模式的理解，或许有考虑不周到的地方，如果你有不同看法欢迎评论区交流！希望我举的例子能帮助你更好地理解解释器模式。
如果文章帮助到你了，可以点个赞让我知道，我会很快乐~加油！
