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。如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题。
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：
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；
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；
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。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
#define MAX_SIZE 256
#define SAFE_DELETE(p) if (p) { delete p; p = NULL; }
const wchar_t *const DOWN = L"down";
const wchar_t *const UP = L"up";
const wchar_t *const LEFT = L"left";
const wchar_t *const RIGHT = L"right";
const wchar_t *const MOVE = L"move";
const wchar_t *const WALK = L"walk";
class AbstractNode
{
public:
virtual wchar_t *Interpret() = 0;
};
class AndNode : public AbstractNode
{
public:
AndNode(AbstractNode *left, AbstractNode *right) : m_pLeft(left), m_pRight(right){}
wchar_t *Interpret()
{
wchar_t *pResult = new wchar_t[MAX_SIZE];
memset(pResult, 0, MAX_SIZE * sizeof(wchar_t));
wchar_t *pLeft = m_pLeft->Interpret();
wchar_t *pRight = m_pRight->Interpret();
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, pLeft);
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, pRight);
SAFE_DELETE(pLeft);
SAFE_DELETE(m_pRight);
return pResult;
}
private:
AbstractNode *m_pLeft;
AbstractNode *m_pRight;
};
class SentenceNode : public AbstractNode
{
public:
SentenceNode(AbstractNode *direction, AbstractNode *action, AbstractNode *distance) :
m_pDirection(direction), m_pAction(action), m_pDistance(distance){}
wchar_t *Interpret()
{
wchar_t *pResult = new wchar_t[MAX_SIZE];
memset(pResult, 0, MAX_SIZE * sizeof(wchar_t));
wchar_t *pDirection = m_pDirection->Interpret();
wchar_t *pAction = m_pAction->Interpret();
wchar_t *pDistance = m_pDistance->Interpret();
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, pDirection);
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, pAction);
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, pDistance);
SAFE_DELETE(pDirection);
SAFE_DELETE(pAction);
SAFE_DELETE(pDistance);
return pResult;
}
private:
AbstractNode *m_pDirection;
AbstractNode *m_pAction;
AbstractNode *m_pDistance;
};
class DirectionNode : public AbstractNode
{
public:
DirectionNode(wchar_t *direction) : m_pDirection(direction){}
wchar_t *Interpret()
{
wchar_t *pResult = new wchar_t[MAX_SIZE];
memset(pResult, 0, MAX_SIZE * sizeof(wchar_t));
if (!_wcsicmp(m_pDirection, DOWN))
{
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, L"向下");
}
else if (!_wcsicmp(m_pDirection, UP))
{
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, L"向上");
}
else if (!_wcsicmp(m_pDirection, LEFT))
{
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, L"向左");
}
else if (!_wcsicmp(m_pDirection, RIGHT))
{
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, L"向右");
}
else
{
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, L"无效指令");
}
SAFE_DELETE(m_pDirection);
return pResult;
}
private:
wchar_t *m_pDirection;
};
class ActionNode : public AbstractNode
{
public:
ActionNode(wchar_t *action) : m_pAction(action){}
wchar_t *Interpret()
{
wchar_t *pResult = new wchar_t[MAX_SIZE];
memset(pResult, 0, MAX_SIZE * sizeof(wchar_t));
if (!_wcsicmp(m_pAction, MOVE))
{
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, L"移动");
}
else if (!_wcsicmp(m_pAction, WALK))
{
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, L"走动");
}
else
{
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, L"无效指令");
}
SAFE_DELETE(m_pAction);
return pResult;
}
private:
wchar_t *m_pAction;
};
class DistanceNode : public AbstractNode
{
public:
DistanceNode(wchar_t *distance) : m_pDistance(distance){}
wchar_t *Interpret()
{
wchar_t *pResult = new wchar_t[MAX_SIZE];
memset(pResult, 0, MAX_SIZE * sizeof(wchar_t));
wcscat_s(pResult, MAX_SIZE, m_pDistance);
SAFE_DELETE(m_pDistance);
return pResult;
}
private:
wchar_t *m_pDistance;
};
class InstructionHandler
{
public:
InstructionHandler(wchar_t *instruction) : m_pInstruction(instruction), m_pTree(NULL){}
void Handle();
void Output();
private:
void SplitInstruction(wchar_t **&instruction, int &size);
wchar_t *m_pInstruction;
AbstractNode *m_pTree;
};
void InstructionHandler::Handle()
{
AbstractNode *pLeft = NULL;
AbstractNode *pRight = NULL;
AbstractNode *pDirection = NULL;
AbstractNode *pAction = NULL;
AbstractNode *pDistance = NULL;
vector<AbstractNode *> node; // Store the instruction expression
// Split the instruction by " "
wchar_t **InstructionArray = NULL;
int size;
SplitInstruction(InstructionArray, size);
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
if (!_wcsicmp(InstructionArray[i], L"and"))
// The instruction is composited by two expressions
{
wchar_t *pDirectionStr = InstructionArray[++i];
pDirection = new DirectionNode(pDirectionStr);
wchar_t *pActionStr = InstructionArray[++i];
pAction = new ActionNode(pActionStr);
wchar_t *pDistanceStr = InstructionArray[++i];
pDistance = new DistanceNode(pDistanceStr);
pRight = new SentenceNode(pDirection, pAction, pDistance);
node.push_back(new AndNode(pLeft, pRight));
}
else
{
wchar_t *pDirectionStr = InstructionArray[i];
pDirection = new DirectionNode(pDirectionStr);
wchar_t *pActionStr = InstructionArray[++i];
pAction = new ActionNode(pActionStr);
wchar_t *pDistanceStr = InstructionArray[++i];
pDistance = new DistanceNode(pDistanceStr);
pLeft = new SentenceNode(pDirection, pAction, pDistance);
node.push_back(pLeft);
}
}
m_pTree = node[node.size() - 1];
}
void InstructionHandler::Output()
{
wchar_t *pResult = m_pTree->Interpret();
setlocale(LC_ALL,"");
wprintf_s(L"%s\n", pResult);
SAFE_DELETE(pResult);
}
void InstructionHandler::SplitInstruction(wchar_t **&instruction, int &size)
{
instruction = new wchar_t*[10];
memset(instruction, 0, 10 * sizeof( wchar_t*));
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
instruction[i] = new wchar_t[10];
memset(instruction[i], 0, 10 * sizeof(wchar_t));
}
size = 0;
int n = 0;
while (*m_pInstruction != L'\0')
{
if (*m_pInstruction == L' ')
{
size++;
m_pInstruction++;
n = 0;
continue;
}
instruction[size][n++] = *m_pInstruction++;
}
size++;
}
int main()
{
wchar_t *pInstructionStr = L"up move 5 and down walk 10";
InstructionHandler *pInstructionHandler = new InstructionHandler(pInstructionStr);
pInstructionHandler->Handle();
pInstructionHandler->Output();
SAFE_DELETE(pInstructionHandler);
}我们这里用代码来实现上面的游戏，只不过不是控制小狗在屏幕上移动了，而是将对应的控制指令翻译成汉语进行表示，这和翻译成控制小狗移动的指令的原理是一样的。比如现在有指令：down run 10；那么，经过解释器模式得到的结果为：向下跑动10。
在上面的代码中，我没有用到Context类，一般Context类作为环境上下文类，用于存储解释器之外的一些全局信息，它通常作为参数被传递到所有表达式的解释方法interpret中，可以在Context对象中存储和访问表达式解释器的状态，向表达式解释器提供一些全局的、公共的数据，此外还可以在Context中增加一些所有表达式解释器都共有的功能，减轻解释器的职责。而我们在代码中定义的一些常量，完全可以放入到Context类中，作为上下文的全局数据。
1 解释器模式的使用场景
1.1 当有一个语言需要解释执行，并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树，可以使用解释器模式。而当存在以下情况时该模式效果最好
1.2 该文法的类层次结构变得庞大而无法管理。此时语法分析程序生成器这样的工具是最好的选择。他们无需构建抽象语法树即可解释表达式，这样可以节省空间而且还可能节省时间。
1.3 效率不是一个关键问题，最高效的解释器通常不是通过直接解释语法分析树实现的，而是首先将他们装换成另一种形式，例如，正则表达式通常被装换成状态机，即使在这种情况下，转换器仍可用解释器模式实现，该模式仍是有用的
2 解释器模式的优缺点
2.1 优点
2.1.1 可以很容易地改变和扩展方法， 因为该模式使用类来表示方法规则， 你可以使用继承来改变或扩展该方法。
2.1.2 也比较容易实现方法， 因为定义抽象语法树总各个节点的类的实现大体类似， 这些类都易于直接编写。
2.1.3 解释器模式就是将一句话，转变为实际的命令程序执行而已。 而不用解释器模式本身也可以分析， 但通过继承抽象表达式的方式， 由于依赖转置原则， 使得文法的扩展和维护都带来的方便。
2.2 缺点
2.2.1 对于复杂文法难以维护
在解释器模式中，每一条规则至少需要定义一个类，因此如果一个语言包含太多文法规则，类的个数将会急剧增加，导致系统难以管理和维护，此时可以考虑使用语法分析程序等方式来取代解释器模式；
2.2.2 执行效率低
由于在解释器模式中使用了大量的循环和递归调用，因此在解释较为复杂的句子时其速度很慢，而且代码的调试过程也很麻烦。
3 总结
解释器模式在实际的系统开发中使用的非常少，因为它会引起效率、性能以及维护方面的问题，并且难度较大，一般在一些大中型的框架型项目中能够找到它的身影。而现在又有很多的开源库提供了对实际需要的支持，所以，我们在实际开发中没有必要再去重复造轮子，能够理解了解释器模式就好了。
-End-