Шаблон Interpreter в Go

Что это такое

Паттерн Интерпретатор (Interpreter) вычисляет выражения небольшого языка, строя дерево объектов-выражений — каждый узел знает, как интерпретировать сам себя. Числа интерпретируются в самих себя; узел сложения интерпретирует обе свои части и складывает их.

Он подходит для маленьких языков: фильтров, формул, простых правил. Настоящие языки заслуживают настоящих инструментов разбора.

Пример: крошечный калькулятор

Входная строка 3 + 4 - 2 превращается в дерево из узлов Number, Add и Subtract. Один вызов Interpret() на корне вычисляет всё выражение целиком.

Каждый узел интерпретирует сам себя

parse строит дерево слева направо; Interpret() обходит его. Поддержка * потребовала бы всего одного нового типа узла — существующие остались бы нетронутыми.

Напишите программу на Go с паттерном Interpreter: интерфейс Expression с методом Interpret, узлы Number, Add и Subtract, а также функцию parse, которая превращает строку вроде \"3 + 4 - 2\" в дерево выражений слева направо. Интерпретируйте выражение и выведите равенство вместе с его результатом.

> Вывод: программа на Go и захваченный вывод

Prompt

Напишите программу на Go с паттерном Interpreter: интерфейс Expression с методом Interpret, узлы Number, Add и Subtract, а также функцию parse, которая превращает строку вроде "3 + 4 - 2" в дерево выражений слева направо. Интерпретируйте выражение и выведите равенство вместе с его результатом.

Вывод: программа на Go и захваченный вывод

package main

import (
  "fmt"
  "strconv"
  "strings"
)

// Каждый узел знает, как интерпретировать сам себя.
type Expression interface {
  Interpret() int
}

type Number struct{ value int }

func (n Number) Interpret() int { return n.value }

type Add struct{ left, right Expression }

func (a Add) Interpret() int { return a.left.Interpret() + a.right.Interpret() }

type Subtract struct{ left, right Expression }

func (s Subtract) Interpret() int { return s.left.Interpret() - s.right.Interpret() }

func parse(input string) Expression {
  parts := strings.Fields(input)
  n, _ := strconv.Atoi(parts[0])
  var expr Expression = Number{n}

  for i := 1; i < len(parts); i += 2 {
    n, _ := strconv.Atoi(parts[i+1])
    if parts[i] == "+" {
      expr = Add{expr, Number{n}}
    } else {
      expr = Subtract{expr, Number{n}}
    }
  }
  return expr
}

func main() {
  input := "3 + 4 - 2"
  fmt.Println(input, "=", parse(input).Interpret())
}

Когда его использовать

Используйте его, когда пользователи или файлы настроек выражают логику на небольшом языке вашего собственного изобретения: фильтры поиска, формулы расчёта цен, правила проверки.

Откажитесь от него, когда «язык» — это три фиксированных варианта (возьмите switch) или, наоборот, настоящий язык (возьмите генератор парсеров или готовый движок).

Плюсы и минусы

Плюсы: грамматика отображается один к одному на небольшие типы; новые операции — это новые типы узлов; деревья выражений можно строить, проверять и переиспользовать.

Минусы: с ростом грамматики становится всё мучительнее; сам разбор всё равно нужно написать; производительность скромная по сравнению со скомпилированной логикой.