简介
解释器模式（Interpreter Pattern），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。使用了解释器模式，可以很容易地改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，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，这些类容易直接编写。
角色
- 抽象表达式(AbstractExpression)：定义解释器的接口，约定解释器的解释操作。其中的Interpret接口，正如其名字那样，它是专门用来解释该解释器所要实现的功能。
- 终结符表达式(Terminal Expression)：实现了抽象表达式角色所要求的接口，主要是一个interpret()方法；文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。比如有一个简单的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是终结符，对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。
- 非终结符表达式(Nonterminal Expression)：文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式，非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字，比如公式R=R1+R2中，“+”就是非终结符，解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。
- 环境角色(Context)：这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值，比如R=R1+R2，我们给R1赋值100，给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中，很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。
- 客户端（Client）：指的是使用解释器的客户端，通常在这里将按照语言的语法做的表达式转换成使用解释器对象描述的抽象语法树，然后调用解释操作。
优点
- 可扩展性比较好，灵活。
- 增加了新的解释表达式的方式
- 易于实现简单文法。
缺点
- 当文法规则比较复杂时，会引起类膨胀，比较难维护。
- 当文法规则比较复杂时，如果出错了，调试比较困难。
- 执行效率比较低下。因为当表达式比较复杂，结果层层依赖的话会采用递归方式进行解析。
应用场景
- 当我们有一些需要重复解析的问题可以考虑定义一个表达式来进行表达。
- 一些简单的语法如果需要解释的话也可以考虑解释器模式。
- 可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树
- 编译器
- 运算表达式计算、正则表达式
- 机器人
实现
- 定义解释器接口
public interface IInterpreter
{
int Interpret(string expression);
}- 创建具体解释器类
public class NumberInterpreter : IInterpreter
{
private readonly string _value;
public NumberInterpreter(string value)
{
_value = value;
}
public int Interpret(string expression)
{
// 这里只是简单地返回数字值，实际中可能需要更复杂的解析逻辑。
return int.Parse(_value);
}
}
public class AdditionInterpreter : IInterpreter
{
private readonly IInterpreter _leftOperand;
private readonly IInterpreter _rightOperand;
public AdditionInterpreter(IInterpreter leftOperand, IInterpreter rightOperand)
{
_leftOperand = leftOperand;
_rightOperand = rightOperand;
}
public int Interpret(string expression)
{
return _leftOperand.Interpret(expression) + _rightOperand.Interpret(expression);
}
}- 构建上下文类
public class ExpressionContext
{
private readonly IInterpreter _rootInterpreter;
private readonly Dictionary<char, IInterpreter> _operatorInterpreters = new Dictionary<char, IInterpreter>();
private readonly Dictionary<string, IInterpreter> _terminalInterpreters = new Dictionary<string, IInterpreter>(); // 用于存储数字等终端符号的解释器。
public ExpressionContext()
{
// 初始化操作符解释器（这里仅初始化加法）
_operatorInterpreters['+'] = new AdditionInterpreter(null, null); // 初始化为 null，稍后填充具体参数。
// ... 可以添加其他操作符的解释器初始化代码。
}
public void AddTerminalInterpreter(string value, IInterpreter interpreter) => _terminalInterpreters[value] = interpreter; // 添加终端符号的解释器。
public void AddOperatorInterpreter(char operatorChar, IInterpreter leftOperand, IInterpreter rightOperand) => _operatorInterpreters[operatorChar] = new AdditionInterpreter(leftOperand, rightOperand); // 添加操作符的解释器。并确保它们正确初始化。
public int EvaluateExpression(string expression) => _rootInterpreter.Interpret(expression); // 使用根解释器来解析整个表达式。具体实现取决于表达式的结构。这里只是一个示例方法。实际应用中可能需要更复杂的解析逻辑。
}
