Swift中的功能设计模式：解释器

Swift与Java，C＃和Objective-C不同。 这些都是出现在面向对象编程热潮高峰期的语言。 特别是Java和C＃总是试图将您的解决方案压缩到面向对象的框架中。 自由功能不应该存在。 他们应该是某个班级的一部分。

从那时起，整个软件开发社区变得更加务实，并接受有时考虑功能而不是对象是有用的。 诸如Scala，Clojure，Swift，Kotlin和Julia之类的较新的编程语言都更加注重功能结构，而以OOP为代价。

最近，我读了Reza Shirazian关于Swift中的设计模式的博客，特别是解释器模式。 他展示了如何以Java和C＃中的经典OOP传统实现设计模式。

我在这里想要做的是显示Swift中还有其他可用的方法。 这是功能性思维而非面向对象思维的演示。 这个想法是您尝试将问题组合成功能而不是对象的组合。

Reza的示例正在创建一个程序，该程序可以解析简单的数学表达式，例如：

  l + p-10.00 

我们将不讨论如何从文本字符串创建解析树。 相反，我们将研究如何构建和评估表示该表达式的解析树。

因此，我们想要做的是创建一个抽象语法树，如上图所示，它表示我们的数学表达式。 Reza很好地介绍了这一点，因此我不再重复。 取而代之的是，我将研究如何在语法树中表示各个节点，以及如何将其组成以形成树以及如何评估该树。

下面是组成几个节点以形成这样的语法树的示例。

 让expression =减去（add（variable（“ l”），variable（“ p”）），number（10.0）） 

然后，我们可以使用绑定到变量l和p的值来评估它。

  var结果= exp（[“ l”：2.0，“ p”：4.0]） 

在Reza的“面向对象”方法中，像“添加”节点这样的单个节点被表示为一个对象：

 类添加：表达式{ 

  var leftOperand：表达式 
  var rightOperand：表达式 

  init（leftOperand：Expression，rightOperand：Expression）{ 
  self.leftOperand = leftOperand 
  self.rightOperand = rightOperand 
  } 

  func interpret（变量：[String：Expression]）-> Double { 
 返回leftOperand.interpret（variables）+ rightOperand.interpret（variables） 
  } 
  } 

他重复此模式来描述其他运算符，例如减法，除法和乘法。

表达式表示为协议：

 协议表达式{ 
  func interpret（变量：[String：Expression]）-> Double 
  } 

功能方法

在我们的示例中，我们将使用函数。 因此，我们将表达式定义为一个函数，该函数接受将字符串映射为双精度值并返回双精度值的字典。

  typealias Expression =（[[String：Double]）-> Double 

首先我们要用数字文字表示

  func number（value：Double）-> Expression { 
 返回{_ 
 返回值 
  } 
  } 

我们正在创建一个函数号，该函数号返回另一个函数（或更具体地讲，闭包）。 返回的函数为Expression类型，这意味着我们可以通过传递变量及其绑定值的字典来对其进行评估。

我们可以用类似的方式制作添加节点：

  func add（leftOperand：Expression，rightOperand：Expression）-> Expression { 
 返回{ 
 返回leftOperand（variables）+ rightOperand（variables） 
  } 
  } 

但是，正如我们从Reza的示例中看到的那样，它变成了许多看起来相同的样板代码。 对于每个节点，代码中的唯一区别是运算符分别从+切换到-，*和/。

因此，我们将转而接受功能性思维，并创建一个使表达功能起作用的功能。

因此，我们正在制作一个函数，该函数返回带有此签名的函数：

  （表情，表情）->表情 

+，-，*和/都是二进制运算符。 因此，在每种情况下，我们都将两个表达式组合在一起以创建一个新的表达式。

我们还需要一种方法来传递在每个表达式中执行的二进制运算符。 这将由另一个类型别名表示：

  typealias BinaryOperator =（双精度，双精度）->双精度 

因此+，-，*和/都符合此描述。 例如

  3 + 4 

可以认为是：

  +（3，4） 

所以这里是out函数，它创建二进制表达式：

  func binaryExpression（op：BinaryOperator）->（（（Expression，Expression）-> Expression）{ 
 返回{leftOperand，rightOperand in 
  return {（变量：[String：Double]）-> Double in 
  op（leftOperand（variables），rightOperand（variables）） 
  } 
  } 
  } 

让我们剖析这意味着什么。 我们返回一个带有左右表达式的函数。

 返回{leftOperand，rightOperand in 
  } 

此函数使用这些操作数创建一个新表达式。 一个表达式恰好是一个在其操作数上执行二进制运算符的函数：

  return {（变量：[String：Double]）-> Double in 
  op（leftOperand（variables），rightOperand（variables）） 
  } 

如果我们以常规函数语法编写此代码，则它将看起来像：

  func binary（变量：[String：Double]）-> Double { 
  op（leftOperand（variables），rightOperand（variables）） 
  } 

因此，现在我们有了一种制作所有二进制运算符节点的快速方法：

 让我们添加= binaryExpression（+） 
 让减法= binaryExpression（-） 
 让乘法= binaryExpression（*） 
 让除法= binaryExpression（/） 

最后，我们必须有一个变量节点：

  func变量（名称：字符串）->表达式{ 
 返回{ 
 变量[名称]  0.0 
  } 
  } 

现在我们可以结合所有这些来创建语法树并对其进行评估：

  let变量= [“ l”：2.0，“ p”：4.0] 

 让exp =减去（add（variable（“ l”），variable（“ p”）），number（10.0）） 
  exp（变量） 

可能需要一点时间来习惯于组合返回函数和返回函数的函数。 但是正如您所看到的，这是一种非常强大的代码构建方式，这使得可以在相对较少的代码行中创建许多功能。