解释器模式

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在软件开发过程中,有些问题会反复出现,它们具有一定的相似性和规律性。如果把它们总结成一种简单的语言,那么这些问题实例就是该语言的一些句子,这可以通过编译原理中的解释器模式来实现。

虽然使用解释器模式的例子不多,但是对于满足上述特点,对运行效率要求不高的应用例子,如果使用解释器模式,效果会非常好。本文将介绍其工作原理和使用方法。
模式定义和特征解释器模式定义:为被分析对象定义一种语言,定义语言的语法表示,然后设计一个解析器来解释语言中的句子。也就是说,应用程序中的实例是以编译语言的方式进行分析的。这种模式实现了语法表达式处理的接口,解释特定的上下文。

这里提到的语法和句子的概念与编译原理中描述的概念相同。语法是指语言的语法规则,而句子是语言集中的要素。比如中文有很多句子,我是中国人就是其中之一。语法树可以用来直观地描述语言中的句子。

解释器模式是一种类似行为的模式,其主要优点如下。扩展性好。因为类在解释器模式下用来表示语言的语法规则,所以可以通过继承和其他机制来改变或扩展语法。

易于实施。语法树中的每个表达式节点类都是相似的,所以很容易实现它的语法。

解释器模式的主要缺点如下。

执行效率低。解释器模式通常使用大量的循环和递归调用。当要解释的句子比较复杂时,其运行速度比较慢,代码的调试过程比较麻烦。

会造成阶层膨胀。解释器模式中的每个规则至少需要定义一个类。当语法规则较多时,类的数量会急剧增加,使得系统难以管理和维护。

适用的场景很少。在软件开发中,需要定义语言语法的应用实例非常少,因此很少使用这种模式。

模式的结构与实现解释器模式常用于对简单语言的编译或分析实例中,为了掌握好它的结构与实现,必须先了解编译原理中的文法、句子、语法树等相关概念。
1) 文法文法是用于描述语言的语法结构的形式规则。没有规矩不成方圆,例如,有些人认为完美爱情的准则是相互吸引、感情专一、任何一方都没有恋爱经历,虽然最后一条准则较苛刻,但任何事情都要有规则,语言也一样,不管它是机器语言还是自然语言,都有它自己的文法规则。例如,中文中的句子的文法如下。〈句子〉::=〈主语〉〈谓语〉〈宾语〉〈主语〉::=〈代词〉|〈名词〉〈谓语〉::=〈动词〉〈宾语〉::=〈代词〉|〈名词〉〈代词〉你|我|他〈名词〉7大学生I筱霞I英语〈动词〉::=是|学习
注:这里的符号::=表示定义为的意思,用〈和〉括住的是非终结符,没有括住的是终结符。
2) 句子句子是语言的基本单位,是语言集中的一个元素,它由终结符构成,能由文法推导出。例如,上述文法可以推出我是大学生,所以它是句子。
3) 语法树语法树是句子结构的一种树型表示,它代表了句子的推导结果,它有利于理解句子语法结构的层次。图 1 所示是我是大学生的语法树。

图1 句子我是大学生的语法树

有了以上基础知识,现在简单介绍一下解释器模式的结构。解释器模式的结构与组合模式相似,但包含的元素比组合模式多,组合模式是对象结构模式,解释器模式是类行为模式。
1。该模式的结构解释器模式包括以下主要角色。抽象表达角色:定义解释器的接口,规定解释器的解释操作,主要包括解释方法interpret()。

终结符表达式(TerminalExpression)角色:是抽象表达式的子类,用来实现文法中与终结符相关的

解释器模式TerminalExpression角色:它是抽象表达式的子类,用于实现与终止符相关的语法。

操作,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。

非终结表达式的作用:也是抽象表达式的子类,用于实现语法中与非终结相关的操作。语法中的每个规则都对应一个非终结表达式。

上下文角色:通常包含每个解释器或公共函数所需的数据,一般用于传输所有解释器共享的数据,下面的解释器可以从中获取这些值。

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