行為型：十一. 解釋器模式

解釋器模式是什麼

解釋器是一種行為型設計模式，指給分析對象定義一個語言，並定義該語言的文法表示，再設計一個解析器來解釋語言中的句子。也就是說，用編譯語言的方式來分析應用中的實例。這種模式實現了文法表達式處理的介面，該介面解釋一個特定的上下文。

為什麼用解釋器模式

在軟體開發中，會遇到有些問題多次重覆出現，而且有一定的相似性和規律性。如果將它們歸納成一種簡單的語言，那麼這些問題實例將是該語言的一些句子，這樣就可以用“編譯原理”中的解釋器模式來實現了。雖然使用解釋器模式的實例不是很多，但對於滿足以上特點，且對運行效率要求不是很高的應用實例，如果用解釋器模式來實現，其效果是非常好的。

解釋器模式怎麼實現

這裡用解釋器模式實現一個字元串加法減法的操作。

node.go

package interpreter

type Node interface {
	Interpret() int
}

add_node.go

package interpreter

type AddNode struct {
	left, right Node
}

func (n *AddNode) Interpret() int {
	return n.left.Interpret() + n.right.Interpret()
}

min_node.go

package interpreter

type MinNode struct {
	left, right Node
}

func (n *MinNode) Interpret() int {
	return n.left.Interpret() - n.right.Interpret()
}

val_node.go

package interpreter

type ValNode struct {
	val int
}

func (n *ValNode) Interpret() int {
	return n.val
}

parser.go解釋器

package interpreter

import (
	"strconv"
	"strings"
)

// 解釋器
type Parser struct {
	exp   []string
	index int
	prev  Node
}

func (p *Parser) Parse(exp string) {
	p.exp = strings.Split(exp, " ")

	for {
		if p.index >= len(p.exp) {
			return
		}
		switch p.exp[p.index] {
		case "+":
			p.prev = p.newAddNode()
		case "-":
			p.prev = p.newMinNode()
		default:
			p.prev = p.newValNode()
		}
	}
}

func (p *Parser) newAddNode() Node {
	p.index++
	return &AddNode{
		left:  p.prev,
		right: p.newValNode(),
	}
}

func (p *Parser) newMinNode() Node {
	p.index++
	return &MinNode{
		left:  p.prev,
		right: p.newValNode(),
	}
}

func (p *Parser) newValNode() Node {
	v, _ := strconv.Atoi(p.exp[p.index])
	p.index++
	return &ValNode{
		val: v,
	}
}

func (p *Parser) Result() Node {
	return p.prev
}

example.go

package interpreter

import "fmt"

func Example() {
	p := new(Parser)
	exp := "5 + 1 - 2"
	p.Parse(exp)

	fmt.Println(p.Result().Interpret())
}

// 4

優點

1. 擴展性好。由於在解釋器模式中使用類來表示語言的文法規則，因此可以通過繼承等機制來改變或擴展文法。
2. 容易實現。在語法樹中的每個表達式節點類都是相似的，所以實現其文法較為容易。

缺點

1. 執行效率較低。解釋器模式中通常使用大量的迴圈和遞歸調用，當要解釋的句子較複雜時，其運行速度很慢，且代碼的調試過程也比較麻煩。
2. 會引起類膨脹。解釋器模式中的每條規則至少需要定義一個類，當包含的文法規則很多時，類的個數將急劇增加，導致系統難以管理與維護。
3. 可應用的場景比較少。在軟體開發中，需要定義語言文法的應用實例非常少，所以這種模式很少被使用到。