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写在前面

“我刚写了个小程序，需要你来参与下。”我把MM叫到我的电脑旁，“来把下面这条命令打进去，这是个练习打(Pian)符(ni)号(de)的小程序，看看你能不能全部打正确”。

[*_]_7@1_9@1/(_5@0_3@0)*2/((_4@0)_2$1)_$2^/$1+(_7@0)*2/_$1_6$3/$3_2$3/_3$3_3@0/_5$3

MM诧异地看看我，然后可怜巴巴地坐到屏幕前，对着键盘一个字一个字地敲。她打字超慢的，各种符号都是用两个食指打进去的。她打着打着，说想哭了。我赶忙告诉她，加油，全打正确了有惊喜。

终于，她敲下了回车键。映入眼帘的是：

       _         _
     *   *     *   *     
    *      * *      *    
    *       *       *    
     *             *     
       *         *       
          *   *          
            *            

她忽然就开心起来，问我这个是怎么回事。我告诉她，“这说明你刚才的命令输对了，电脑按照命令画出了它~。要不再接再厉，试试下面这个更有挑战性的？”

[#*]_@1*5/_(_2@1*2)/$0_9@1*6_(_@1*4)*2_3@1*5/$0_6$0_2$0*2+(_$0)*3/$0_5$0_3$0*3_3@1*8/(_2@0*2)_4@0+$3_3$3*2+(_@0*2)_2$3/$4_4@0_$3_2$3_4@0*3_3$3_2$3/@0*7_5@0*5_4$3_7@0*6

……

是不是读者你也想知道这个会是什么结果了吧？这当然跟我们今天的主题，解释器模式有关啦！会在示例一节展开。

其实，我们平时接触到的解释器模式相关的实际例子并不太多，最常见的莫过于正则表达式了。它通过规定一系列的文法规则，并给予了相关的解释操作，从而成为处理字符串的通用强大的工具。首先我们了解下解释器模式的相关技术要点，然后在示例部分，我们将解释上文中所出现的莫名的式子。

要点梳理

• 目的分类
  • 类行为型模式
• 范围准则
• 类（该模式处理类和子类之间的关系，这些关系通过继承建立，是静态的，在编译时刻便确定下来了）
• 主要功能
  • 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。
• 适用情况
  • 当有一个语言需要解释执行, 并且我们可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树时，可使用解释器模式。当存在以下情况时，效果最好：
    • 该文法简单。对于复杂的文法, 文法的类层次变得庞大而无法管理
    • 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。
• 参与部分
  • AbstractExpression（抽象表达式）：声明一个抽象的解释操作，这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享
  • TerminalExpression（终结符表达式）：实现与文法中的终结符相关联的解释操作，一个句子中的每个终结符需要该类的一个实例
  • NonterminalExpression（非终结符表达式）：为文法中的非终结符实现解释操作。解释时，一般要递归调用它所维护的AbstractExpression类型对象的解释操作
  • Context（上下文）：包含解释器之外的一些全局信息
  • Client（用户）：构建(或被给定) 表示该文法定义的语言中一个特定的句子的抽象语法树。该抽象语法树由TerminalExpression和NonterminalExpression的实例装配而成。
• 协作过程
  • Client构建一个句子，它是TerminalExpression和NonterminalExpression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。
  • 每一节点的解释操作用上下文来存储和访问解释器的状态。
• UML图

示例分析 - 字符画解释器

为了让MM不明觉厉，我想到了通过简单的解释器来实现，从字符串到一个字符画的转换过程。我觉得利用stringstream流可以方便地构建一个字符画，因此，我们首先确定我们实现这个模式的上下文（Context）就是stringstream对象。然后我们定义一些具体的字符操作表达式。它们是可以画出字符画的一些基本操作：

TerminalExpression：

• Constant：常量表达式。它也是终结符表达式。它的解释操作就是将一个固定的string插入到Context流中。

NonterminalExpression：

• RepeatExpression：重复表达式。它是非终结符表达式。它的解释操作就是使一个Expression重复N次。
• AddExpression：加法表达式。非终结符表达式。它的解释操作是使两个Expression拼接在一起。
• ReverseExpression：反转表达式。非终结符表达式。它的解释操作是使一个Expression逆序。

可以看到这几个表达式是可以构成抽象语法树的。让我们看看代码：

#ifndef EXPRESSION_H_INCLUDED
#define EXPRESSION_H_INCLUDED

#include <string>
#include <sstream>

using namespace std;

// ... Abstract Class ...
class Expression {
public:
    Expression() {}
    virtual ~Expression() {}

    virtual void eva l(stringstream&) = 0;
};

// ... RepeatExpression Class ...
class RepeatExpression : public Expression {
public:
    RepeatExpression(Expression*, int);

    void eva l(stringstream&);
private:
    Expression* _oper;
    int         _mNum;
};

// ... AddExpression Class ...
class AddExpression : public Expression {
public:
    AddExpression(Expression*, Expression*);

    void eva l(stringstream&);
private:
    Expression* _oper1;
    Expression* _oper2;
};

// ... ReverseExpression Class ...
class ReverseExpression : public Expression {
public:
    ReverseExpression(Expression*);

    void eva l(stringstream&);
private:
    Expression* _oper;
};

//