C++设计模式[十四]解释器模式

这个模式比较模糊，光看UML图的话很好实现，但是要想明白是什么东西，为什么叫解释器？边看边学习吧。

AbstractExpression：声明一个抽象的解释操作，这个接口被抽象语法树中所有的节点所共享；
TernimalExpression：一个句子中的每个终结符需要该类的一个实例，它实现与文法中的终结符相关联的解释操作；
NonternimalExpression：

• 对于文法中的每一条规则都需要一个NonternimalExpression类；
• 为文法中的的每个符号都维护一个AbstractExpression类型的实例变量；
• 为文法中的非终结符实现解释操作，在实现时，一般要递归地调用表示文法符号的那些对象的解释操作；

Context：包含解释器之外的一些全局信息；
Client：构建一个需要进行解释操作的文法句子，然后调用解释操作进行解释。

实际进行解释时，按照以下时序进行的：

1. Client构建一个句子，它是NonterminalExpression和TerminalExpression的实例的一个抽象语法树，然后初始化上下文并调用解释操作；
2. 每一非终结符表达式节点定义相应子表达式的解释操作。而各终结符表达式的解释操作构成了递归的基础；
3. 每一节点的解释操作用作用上下文来存储和访问解释器的状态。

看完还有诸多不解，突然想起来了之前学的课程《有限自动机理论》 ，里面有上下文无关文法中终结符和非终结符的介绍，先解释一下不太熟悉的官方词，通俗的说,终结符号就是语言中用到的基本元素,一般不能再被分解;名词,动词,形容词,助词,等等基本语言单位。非终结符则是"语法"中用到的元素,除非谈论"语法",一般交谈语言中并不会用到非终结符.比如,主语,短语,词组,句子。
从形式语言中定义看,终结符(T)就是不可再分的字符或串。
而非终结符(N)是一个递归形式的定义:由终结符和至少一个非终结符号组成的串。

然后这个不熟悉的词就变为了我们能够理解的白菜萝卜了。接着再看看该模式的结构：

解释器模式的结构

• 抽象解释器：声明一个所有具体表达式都要实现的抽象接口（或者抽象类），接口中主要是一个interpret()方法，称为解释操作。具体解释任务由它的各个实现类来完成，具体的解释器分别由终结符解释器TerminalExpression和非终结符解释器NonterminalExpression完成。
• 终结符表达式：实现与文法中的元素相关联的解释操作，通常一个解释器模式中只有一个终结符表达式，但有多个实例，对应不同的终结符。终结符一半是文法中的运算单元，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：文法中的每条规则对应于一个非终结符表达式，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。非终结符表达式根据逻辑的复杂程度而增加，原则上每个文法规则都对应一个非终结符表达式。
• 环境角色：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。

例子：

//包含解释器之外的一些全局信息class Context { public: Context() {}~Context() {}};class AbstractExpression { public: virtual ~AbstractExpression() {}virtual void Interpret(const Context& c) {}protected: AbstractExpression() {}};//终结符表达式class TerminalExpression:public AbstractExpression {public: TerminalExpression(const string& statement){this->_statement = statement;}~TerminalExpression(){}void Interpret(const Context& c){cout<<this->_statement<<" Terminal Expression..."<<endl; }private: string _statement; };//非终结符表达式 class NonterminalExpression:public AbstractExpression { public: NonterminalExpression(const string& statement){this->_statement = statement;} ~NonterminalExpression() {}void Interpret(const Context& c){cout<<this->_statement<<" Nonterminal Expression..."<<endl; }private:string _statement; };//测试代码int main(int argc,char* argv[]){ Context* c = new Context();list<AbstractExpression*> ls;ls.push_back(new TerminalExpression("A"));ls.push_back(new NonterminalExpression("B"));ls.push_back(new TerminalExpression("C"));ls.push_back(new NonterminalExpression("D"));list<AbstractExpression*>::iterator it = ls.begin();for (it; it != ls.end(); ++it){(*it)->Interpret(*c);}return 0; }