访问者模式:避免对简单表达式计算器进行强制转换

本文关键字：计算器 转换 表达式 简单 模式 访问者 | 更新日期: 2023-09-27 18:11:06

我试图为一个简单的语言解释器设计一个抽象的语法树。为了避免在求值期间进行强制转换，我尝试使用泛型(这里更详细地描述了这种技术)。

我的基本类型是Exp<T>，我使用IExpression作为分组接口(见下文——它将是求值返回的结果)。

public interface IExpression
{
}
public abstract class Exp<T> : IExpression
{ 
    public abstract U Accept<U>(IVisitor<U> visitor);
    public IExpression Eval()
    {
        return this.Accept<IExpression>(new EvaluationVisitor());
    }
}
public class Lit : Exp<int>
{
    public int value;
    public Lit(int value) 
    { 
        this.value = value; 
    }
    public override U Accept<U>(IVisitor<U> visitor)
    {
        return visitor.Visit(this);
    }
}
public class Plus : Exp<int>
{
    public Exp<int> e1, e2;
    public Plus(Exp<int> e1, Exp<int> e2)
    { 
        this.e1 = e1; 
        this.e2 = e2; 
    }
    public override U Accept<U>(IVisitor<U> visitor)
    {
        return visitor.Visit(this);
    }
}

我希望我现在可以使用访问者设计模式来评估这棵树。然而，Plus表达式的评估结果是一个丑陋的cast。有什么办法可以避免这种情况吗?

public interface IVisitor<T>
{
    T Visit(Lit exp);
    T Visit(Plus exp);
}
public class EvaluationVisitor : IVisitor<IExpression>
{
    public IExpression Visit(Lit exp)
    {
        return exp;
    }
    public IExpression Visit(Plus exp)
    {
        var v1 = (Lit)exp.e1.Accept<IExpression>(this);
        var v2 = (Lit)exp.e2.Accept<IExpression>(this);
        return new Lit(v1.value + v2.value);
    }
}

访问者模式:避免对简单表达式计算器进行强制转换

与其尝试使用Visit的返回值(它总是需要强制转换)，不如考虑给访问者一些状态:

public class EvaluationVisitor : IVisitor<IExpression>
{
    public IExpression Visit(Lit exp)
    {
        mValueStack.Push( exp.value );
        return exp;
    }
    public IExpression Visit(Plus exp)
    {
        exp.e1.Accept<IExpression>( this );
        exp.e2.Accept<IExpression>( this );
        int v2 = mValueStack.Pop();
        int v1 = mValueStack.Pop();
        mValueStack.Push( v1 + v2 );
        return new Lit( v1 + v2 );
    }
    public int Value
    {
        get
        {
            if( mValueStack.Count != 1 )
            {
                // Malformed expression, could throw an exception or something
            }
            return mValueStack.Peek();
        }
    }
    private readonly Stack<int> mValueStack = new Stack<int>();
}

你也可以让你的EvaluationVisitor返回Visit方法的实际值:

public class EvaluationVisitor : IVisitor<int>
{
    public int Visit(Lit exp)
    {
        return exp.value;
    }
    public int Visit(Plus exp)
    {
        int v1 = exp.e1.Accept<int>( this );
        int v2 = exp.e2.Accept<int>( this );
        return v1 + v2;
    }
}
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