設計模式【解釋器模式Interpreter Pattern】

解釋器模式

解釋器模式（Interpreter Pattern）提供了評估語言的語法或表達式的方式，它屬於行爲型模式。這種模式實現了一個表達式接口，該接口解釋一個特定的上下文。這種模式被用在 SQL 解析、符號處理引擎等。

介紹

意圖：給定一個語言，定義它的文法表示，並定義一個解釋器，這個解釋器使用該標識來解釋語言中的句子。

主要解決：對於一些固定文法構建一個解釋句子的解釋器。

何時使用：如果一種特定類型的問題發生的頻率足夠高，那麼可能就值得將該問題的各個實例表述爲一個簡單語言中的句子。這樣就可以構建一個解釋器，該解釋器通過解釋這些句子來解決該問題。

如何解決：構件語法樹，定義終結符與非終結符。

應用實例：編譯器、正則表達式、運算表達式計算。

優點： 很容易拓展和改變文法，因爲該模式使用類來表示文法規則，你可以使用繼承來改變或拓展文法。也比較容易實現文法，因爲定義抽象語法樹中各個節點的類的實現大體類似，這些類都易於直接編寫。

缺點： 解釋器模式爲文法中的每一條規則至少定義了一個類，因此包含許多規則的文法可能難以管理和維護，建議當文法非常複雜時，使用其他的技術如語分析程序或編譯器生成器來處理。

使用場景： 1、可以將一個需要解釋執行的語言中的句子表示爲一個抽象語法樹。 2、一些重複出現的問題可以用一種簡單的語言來進行表達。 3、一個簡單語法需要解釋的場景。

實現

我們將創建一個接口 Expression 和實現了 Expression 接口的實體類。定義作爲上下文中主要解釋器的 TerminalExpression 類。其他的類 OrExpression、AndExpression 用於創建組合式表達式。

InterpreterPatternDemo，我們的演示類使用 Expression 類創建規則和演示表達式的解析。

步驟 1

創建一個表達式接口。

Expression.cs

namespace Interpreter_Pattern
{
    interface Expression
    {
        bool interpret(string context);
    }
}

步驟 2

創建實現了上述接口的實體類。

TerminalExpression.cs

namespace Interpreter_Pattern
{
    class TerminalExpression : Expression
    {
        string data;
        public TerminalExpression(string data)
        {
            this.data = data;
        }

        public bool interpret(string context)
        {
            if (context.Contains(data))
            {
                return true;
            }
            return false;
        }
    }
}

OrExpression.cs

namespace Interpreter_Pattern
{
    class OrExpression : Expression
    {
        Expression expr1 = null;
        Expression expr2 = null;

        public OrExpression(Expression expr1, Expression expr2)
        {
            this.expr1 = expr1;
            this.expr2 = expr2;
        }

        public bool interpret(string context)
        {
            return expr1.interpret(context) || expr2.interpret(context);
        }
    }
}

AndExpression.cs

namespace Interpreter_Pattern
{
    class AndExpression : Expression
    {
        Expression expr1 = null;
        Expression expr2 = null;

        public AndExpression(Expression expr1, Expression expr2)
        {
            this.expr1 = expr1;
            this.expr2 = expr2;
        }
        
        public bool interpret(string context)
        {
            return expr1.interpret(context) && expr2.interpret(context);
        }
    }
}

步驟 3

InterpreterPatternDemo 使用 Expression 類來創建規則，並解析它們。

InterpreterPatternDemo.cs

using System;
namespace Interpreter_Pattern
{
    class InterpreterPatternDemo
    {
        //規則：Robert和John是男性
        public static Expression getMaleExpression()
        {
            Expression robert = new TerminalExpression("Robert");
            Expression john = new TerminalExpression("John");
            return new OrExpression(robert, john);
        }
        //規則： Julie是一個已婚的女性
        public static Expression getMarriedWomanExpression()
        {
            Expression julie = new TerminalExpression("Julie");
            Expression married = new TerminalExpression("Married");
            return new AndExpression(julie, married);
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Expression isMale = getMaleExpression();
            Expression isMarriedWoman = getMarriedWomanExpression();
            Console.WriteLine("John is male? " + isMale.interpret("John"));
            Console.WriteLine("Julie is a married women? " + isMarriedWoman.interpret("Married Julie"));

            Console.Read();
        }
    }
}

步驟 4

驗證輸出。

John is male? true
Julie is a married women? true