23种设计模式 - 解释器模式

模式定义

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种行为型设计模式，用于为特定语言（如数控系统的G代码）定义文法规则，并构建解释器来解析和执行该语言的语句。它通过将语法规则分解为多个类，实现复杂指令的逐层解析。

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模式结构

抽象表达式（Abstract Expression）

• 定义interpret()接口，声明解释操作的抽象方法（如void interpret(Context& context)）。
  终结符表达式（Terminal Expression）
• 实现文法中的基本元素（如G代码指令G00、G01），直接处理具体操作。
  非终结符表达式（Non-terminal Expression）
• 处理复合语法结构（如嵌套指令组合），通过递归调用子表达式实现复杂逻辑。
  上下文（Context）
• 存储解释器所需的全局信息（如机床坐标、刀具状态）。

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适用场景

数控系统G代码解析：将G00 X100 Y200等指令转换为机床运动控制。
数学公式计算：解析并执行如(3+5)*2的表达式。
自定义脚本引擎：实现简单控制逻辑的脚本语言。

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C++示例（数控G代码解析）

场景说明：
设计一个解释器，解析数控系统的G代码指令（如G00快速定位、G01直线插补），并更新机床坐标。

#include 
#include 
#include 
#include // 上下文类：存储机床坐标
class Context {
public:float x, y;Context() : x(0), y(0) {}
};// 抽象表达式
class Expression {
public:virtual void interpret(Context& context) = 0;virtual ~Expression() = default;
};// 终结符表达式：G00指令（快速移动）
class G00Command : public Expression {
private:float targetX, targetY;
public:G00Command(float x, float y) : targetX(x), targetY(y) {}void interpret(Context& context) override {context.x = targetX;context.y = targetY;std::cout << "快速定位至 (" << context.x << ", " << context.y << ")\n";}
};// 终结符表达式：G01指令（直线插补）
class G01Command : public Expression {
private:float targetX, targetY;
public:G01Command(float x, float y) : targetX(x), targetY(y) {}void interpret(Context& context) override {context.x = targetX;context.y = targetY;std::cout << "直线插补至 (" << context.x << ", " << context.y << ")\n";}
};// 解析器：将字符串指令转换为表达式对象
Expression* parseCommand(const std::string& input) {std::istringstream iss(input);std::string cmd;float x, y;iss >> cmd >> x >> y;if (cmd == "G00") return new G00Command(x, y);else if (cmd == "G01") return new G01Command(x, y);return nullptr;
}// 客户端使用
int main() {Context context;std::string code = "G00 100 200\nG01 300 150";  // 模拟G代码输入std::istringstream stream(code);std::string line;while (std::getline(stream, line)) {Expression* expr = parseCommand(line);if (expr) {expr->interpret(context);delete expr;}}return 0;
}

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代码解析
上下文类：存储机床的当前坐标x和y。
表达式类：

• G00Command和G01Command为终结符表达式，直接修改坐标并输出动作。
  解析逻辑：parseCommand将输入字符串拆解为指令和参数，生成对应表达式对象。
  执行过程：逐行解析G代码，调用interpret()更新坐标状态。