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。

---

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）。

---

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。

---

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; }

---

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。