表达式求值:面向对象版本

 c++沉思录中的一个例子.

 

 

思路:

由图所示, 将节点的概念用类表示.

相同点:每个节点存储一个值以及一些节点   继承

不同点:值的种类, 存储节点的数量               动态绑定

 

进一步:

3种节点类型 

1.只有一个数值, 无子节点

2.一元运算符, 一个子节点

3.二元运算符, 两个子节点

针对每种类型的节点,都需要进行打印动作

不同的事物,具有相同的界面(接口), 意味着需要使用动态绑定.

 

下一步:

考虑到3种节点类型之间均没有 "is-a"的关系, 所以需要创建公共抽象基类ExprNode

class ExprNode
{
	friend std::ostream& operator<<(std::ostream&, const ExprNode&);
protected:	
	virtual ~ExprNode(){};
	virtual void Print(std::ostream&) const = 0;
};
 
std::ostream&
operator<<(std::ostream& os, const ExprNode& node)
{
	node.Print(os);
	return os;
}

继续创建其他节点类:

class NumbericNode : public ExprNode
{
protected:
	NumbericNode(int val): value_(val) {}
	void Print(std::ostream& os) const override
	{
		os << value_;
	}
 
private:
	int value_;
};
 
class UnaryNode : public ExprNode
{
protected:
	UnaryNode(const char _operator, ExprNode* _expression)
		:operator_(_operator), expression_(_expression)
	{
	}
 
	~UnaryNode()
	{
	}
 
	void Print(std::ostream& os) const override
	{
		os << "(" << operator_ << *expression_ << ")";
	}	
 
private:
	ExprNode* expression_;
	char operator_;
};
 
class BinaryNode : public ExprNode
{
protected:
	BinaryNode(const char _operator, ExprNode* left, ExprNode* right)
		:operator_(_operator), left_(left), right_(right)
	{
	}
 
	~BinaryNode()
	{
	}
 
	void Print(std::ostream& os) const override
	{
		os << "(" << *left_ << operator_ << *right_ << ")";
	}
 
 
private:
	ExprNode* left_;
	ExprNode* right_;
	char operator_;
};

在创建表达式节点类时,注意到客户端(使用者)并不知晓存在节点类. 所以可以将节点子类的构造函数声明为保护成员.同时将Expr设为所有子类的友元类

以便访问节点类的构造函数.

继续:

此时, 如何构造表达式树呢? 我们发现节点类只是对原始问题中的圆圈建模, 而丢弃了箭头. 那么对其建模就创建了Expr类, 来构造表达式树

但未了减少用户使用的复杂度, 用户不再关心内存管理的问题.即创建每个节点类型实例. 所以将Expr设计为句柄类,对节点实例进行内存管理.同时也起到对用户隐藏ExprNode及其派生类的继承层次和隐藏具体实现

修改完成后的代码版本

源码