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c++如何实现一个解释器模式_c++行为型设计模式Interpreter【DSL】

穿越時空

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发布时间:2025-12-22 15:54:37

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来源于php中文网

原创

解释器模式用C++将语言规则建模为Expression接口及其实现类,通过interpret()递归求值;终结符(变量、数字)查环境或返回字面量,非终结符(加减乘)组合子表达式;适合DSL如配置脚本,强调可扩展与可读性而非性能。

c++如何实现一个解释器模式_c++行为型设计模式interpreter【dsl】

用C++实现解释器模式,核心是把“语言规则”变成对象,让程序能像执行代码一样解析和运行自定义的小型语言(DSL)。它不追求性能,重在可扩展、易理解——适合配置脚本、简单查询表达式、规则引擎等场景。

定义抽象表达式接口

所有语法单元(终结符、非终结符)都统一成 Expression 接口,关键就是 interpret() 方法:

class Expression {
public:
    virtual ~Expression() = default;
    virtual int interpret(std::map& context) const = 0;
};

context 是变量环境(比如 "x=5, y=3"),interpret 返回计算结果(也可返回 void、bool 或自定义 AST 节点)。

实现终结符和非终结符表达式

终结符对应最小语法单位(如变量名、数字字面量);非终结符对应运算符或结构(如加、减、括号):

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  • 变量表达式(终结符):从 context 查值,未定义可抛异常或默认为 0
  • 数字表达式(终结符):直接返回字面值
  • 加法表达式(非终结符):持两个子表达式,interpret 时递归计算左右再相加
  • 减法、乘法等同理:组合已有表达式,不侵入原有逻辑

构建语法树并解释执行

手写或用简单词法/语法分析器(比如按空格切分 + 递归下降)生成表达式对象树。例如解析 "add x mul 2 y" 可构造:
AddExpr(VarExpr("x"), MulExpr(NumberExpr(2), VarExpr("y")))

调用根节点 interpret(context) 即触发整棵树的递归求值。

注意 DSL 的边界与取舍

解释器模式不适合复杂语法(此时应换 ANTLR 或手写 Parser);也不适合高频执行(每次 interpret 都是动态遍历,无编译优化)。但它的优势明显:

  • 新增运算符只需加一个类,不改已有代码(开闭原则)
  • 语义清晰,调试友好——每个类职责单一,堆跟踪直观
  • 天然支持运行时加载规则(比如从 JSON 描述生成表达式树)

基本上就这些。写对抽象和组合关系,比写 parser 更重要。

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