Шаблон переводчика

В компьютерном программировании шаблон интерпретатора — это шаблон проектирования , который определяет, как оценивать предложения на языке. Основная идея состоит в том, чтобы иметь класс для каждого символа ( терминального или нетерминального ) на специализированном компьютерном языке . Синтаксическое дерево предложения на языке является экземпляром составного шаблона и используется для оценки (интерпретации) предложения для клиента. ^[1]^: 243 См. также Составной шаблон .

Обзор

Переводчик ^[2] шаблон проектирования — один из двадцати трех известных Шаблоны проектирования GoF которые описывают, как решать повторяющиеся проблемы проектирования для разработки гибкого и многократно используемого объектно-ориентированного программного обеспечения, то есть объектов, которые легче реализовать, изменить, протестировать и повторно использовать.

Какие проблемы может решить шаблон проектирования «Интерпретатор»?

Источник: ^[3]

Должна быть определена грамматика . для простого языка
чтобы предложения на языке можно было интерпретировать.

Когда проблема возникает очень часто, ее можно представить в виде предложения на простом языке. ( Языки, специфичные для предметной области ), чтобы переводчик мог решить проблему интерпретируя предложение.

Например, когда необходимо указать много разных или сложных выражений поиска. Реализация (жесткое подключение) их непосредственно в класс негибкая. потому что он связывает класс с определенными выражениями и делает невозможным указание новых выражений или изменение существующих независимо от класса (без необходимости изменения).

Какое решение описывает шаблон проектирования «Интерпретатор»?

Определите грамматику простого языка, определив Expression иерархия классов и реализация interpret() операция.
Представляйте предложение на языке с помощью абстрактного синтаксического дерева (AST), состоящего из Expression экземпляры.
Интерпретируйте предложение, называя interpret() на АСТ.

Объекты выражений рекурсивно компонуются в составную/древовидную структуру, которая называется абстрактное синтаксическое дерево (см. Составной шаблон ).
Шаблон Interpreter не описывает, как построить абстрактное синтаксическое дерево. Это может выполняться либо вручную клиентом, либо автоматически анализатором .

См. также диаграмму классов и объектов UML ниже.

Использование

Специализированные языки запросов к базе данных, такие как SQL .
Специализированные компьютерные языки, которые часто используются для описания протоколов связи.
Большинство компьютерных языков общего назначения фактически включают в себя несколько специализированных языков. ^{[ нужна ссылка ]}.

Структура

Диаграмма классов и объектов UML

Пример класса UML и объектной диаграммы для шаблона проектирования «Интерпретатор». ^[4]

На приведенной выше UML классов диаграмме Client класс относится к общему AbstractExpression интерфейс для интерпретации выражения interpret(context).
TerminalExpression Класс не имеет дочерних элементов и интерпретирует выражение напрямую.
NonTerminalExpression класс поддерживает контейнер дочерних выражений ( expressions) и пересылает запросы интерпретации этим expressions.

Диаграмма взаимодействия объектов показывает взаимодействие во время выполнения: Client объект отправляет запрос интерпретации в дерево абстрактного синтаксиса. Запрос пересылается (выполняется) всем объектам вниз по древовидной структуре.
The NonTerminalExpression объекты ( ntExpr1,ntExpr2) перенаправить запрос своим дочерним выражениям.
The TerminalExpression объекты ( tExpr1,tExpr2,…) выполнить интерпретацию напрямую.

Диаграмма классов UML

Пример

Эта реализация C++11 основана на примере кода до C++98, приведенном в книге.

#include <iostream>
#include <map>
#include <cstring>

class Context;

class BooleanExp {
public:
  BooleanExp() = default;
  virtual ~BooleanExp() = default;
  virtual bool evaluate(Context&) = 0;
  virtual BooleanExp* replace(const char*, BooleanExp&) = 0;
  virtual BooleanExp* copy() const = 0;
};

class VariableExp;

class Context {
public:
  Context() :m() {}
  bool lookup(const VariableExp* key) { return m.at(key); }
  void assign(VariableExp* key, bool value) { m[key] = value; }
private:
  std::map<const VariableExp*, bool> m;
};

class VariableExp : public BooleanExp {
public:
  VariableExp(const char* name_) :name(nullptr) {
    name = strdup(name_);
  }
  virtual ~VariableExp() = default;
  virtual bool evaluate(Context& aContext) {
    return aContext.lookup(this);
  }
  virtual BooleanExp* replace( const char* name_, BooleanExp& exp ) {
    if (0 == strcmp(name_, name)) {
      return exp.copy();
    } else {
      return new VariableExp(name);
    }
  }
  virtual BooleanExp* copy() const {
    return new VariableExp(name);
  }
  VariableExp(const VariableExp&) = delete; // rule of three
  VariableExp& operator=(const VariableExp&) = delete;
private:
  char* name;
};

class AndExp : public BooleanExp {
public:
  AndExp(BooleanExp* op1, BooleanExp* op2)
    :operand1(nullptr), operand2(nullptr) {
    operand1 = op1;
    operand2 = op2;
  }
  virtual ~AndExp() = default;
  virtual bool evaluate(Context& aContext) {
    return operand1->evaluate(aContext) && operand2->evaluate(aContext);
  }
  virtual BooleanExp* replace(const char* name_, BooleanExp& exp) {
    return new AndExp(
        operand1->replace(name_, exp),
        operand2->replace(name_, exp)
      );
  }
  virtual BooleanExp* copy() const {
    return new AndExp(operand1->copy(), operand2->copy());
  }
  AndExp(const AndExp&) = delete; // rule of three
  AndExp& operator=(const AndExp&) = delete;
private:
  BooleanExp* operand1;
  BooleanExp* operand2;
};

int main() {
  BooleanExp* expression;
  Context context;
  VariableExp* x = new VariableExp("X");
  VariableExp* y = new VariableExp("Y");
  expression = new AndExp(x, y);

  context.assign(x, false);
  context.assign(y, true);
  bool result = expression->evaluate(context);
  std::cout << result << '\n';

  context.assign(x, true);
  context.assign(y, true);
  result = expression->evaluate(context);
  std::cout << result << '\n';
}

Вывод программы:

0
1

См. также

Ссылки

^ Гамма, Эрих ; Хельм, Ричард ; Джонсон, Ральф; Влиссидес, Джон (1994). Шаблоны проектирования: элементы объектно-ориентированного программного обеспечения многократного использования . Аддисон-Уэсли. ISBN 0-201-63361-2 .
^ Эрих Гамма, Ричард Хелм, Ральф Джонсон, Джон Влиссидес (1994). Шаблоны проектирования: элементы объектно-ориентированного программного обеспечения многократного использования . Эддисон Уэсли. стр. 243 и далее . ISBN 0-201-63361-2 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ «Шаблон проектирования интерпретатора — проблема, решение и применимость» . w3sDesign.com . Проверено 12 августа 2017 г.
^ «Шаблон проектирования интерпретатора — структура и сотрудничество» . w3sDesign.com . Проверено 12 августа 2017 г.

Внешние ссылки

[GoF-1] Гамма, Эрих ; Хельм, Ричард ; Джонсон, Ральф; Влиссидес, Джон (1994). Шаблоны проектирования: элементы объектно-ориентированного программного обеспечения многократного использования . Аддисон-Уэсли. ISBN 0-201-63361-2 .

[GoF2-2] Эрих Гамма, Ричард Хелм, Ральф Джонсон, Джон Влиссидес (1994). Шаблоны проектирования: элементы объектно-ориентированного программного обеспечения многократного использования . Эддисон Уэсли. стр. 243 и далее . ISBN 0-201-63361-2 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[3] «Шаблон проектирования интерпретатора — проблема, решение и применимость» . w3sDesign.com . Проверено 12 августа 2017 г.

[4] «Шаблон проектирования интерпретатора — структура и сотрудничество» . w3sDesign.com . Проверено 12 августа 2017 г.

[1]

[2]

[3]

[4]