如何在C＃中为抽象语法树编写访问者模式？

Question

我必须写一个访问者模式来导航AST。 任何人都可以告诉我更多我将如何开始写它？ 据我所知，AST中的每个节点都有visit（）方法（？），它会以某种方式被调用（从哪里？）。 这总结了我的理解。 为了简化一切，假设我有节点Root，Expression，Number，Op，树看起来像这样：

      Root
        |
       Op(+)
      /   \
     /     \
 Number(5)  \
             Op(*)
             /   \
            /     \
           /       \
       Number(2)   Number(444)

Answer 1

模式访问者是一种设计模式，允许您在解析树上实现任意操作（实现为访问者）（例如，类型检查），而无需修改解析树的节点的实现。

它可以通过以下方式实现（我正在使用伪代码）：

首先，您需要定义所有节点必须实现的树节点的基类。

abstract class VisitableNode {
   abstract void accept( Visitor v );
}

节点类必须实现的唯一方法是accept方法。

然后，您应该定义解析树的访问者节点的基类。

abstract class Visitor {
   abstract void visit( Root rootNode );
   abstract void visit( Op opNode );
   abstract void visit( Number number );
}

请注意，访问者的基类仅适用于您的解析树，并且对于您在解析树中定义的每个节点类型都应该有一个访问方法。

然后，您应该让您的节点类实现以下列方式扩展VisitableNode类：

class Root : VisitableNode {
   [...]
   void accept( Visitor v ) {
      v.visit(this);
   }
}

class Op : VisitableNode {
   [...]
   void accept( Visitor v ) {
      v.visit(this);
   }
}

class Number : VisitableNode {
   [...]
   void accept( Visitor v ) {
      v.visit(this);
   }
}

现在你的解析树结构不应该改变，你可以自由地实现任意数量的访问者（操作）。

为了进行类型检查，您必须将Number类中的类型与您的值一起存储，否则为您支持的每种类型都有一个Number类：NumberFloat，NumberInteger，NumberDouble等。

例如，假设您可以从Number类推断值的静态类型。

我还假设您可以通过方法getChild（int childIndex）访问节点的子节点。

最后，我将使用一个类Type，它简单地表示您打算支持的静态类型（如Float，Integer等...）。

class TypeCheckVisitor : Visitor {

   // Field used to save resulting type of a visit
   Type resultType;


   void visit( Root rootNode )
   {
      rootNode.getChild(0).accept( this );
   }

   void visit( Op opNode )
   {
      opNode.getChild(0).accept( this );
      Type type1 = resultType;

      opNode.getChild(1).accept( this );
      Type type2 = resultType;

      // Type check
      if( !type1.isCompatible( type2 ) ){
         // Produce type error
      }

      // Saves the return type of this OP (ex. Int + Int would return Int)
      resultType = typeTableLookup( opNode.getOperator(), type1, type2 );
   }

   void visit( Number number )
   {
      // Saves the type of this number as result
      resultType = number.getType();
   }
}

然后，您可以以类似于以下的方式将Type类实现为枚举：

enum Type {
   Double,
   Float,
   Integer;

   boolean isCompatible(Type type1, Type type2){
      // Lookup some type table to determine types compatibility
   }
}

最后，您只需要实现类型表和运算符表。

编辑：在访问递归中，使用您想要重复的节点的accept方法重复实际上是正确的。

至于用法，您可以通过以下方式对解析树的根节点执行类型检查（并同时确定表达式的类型）：

TypeCheckVisitor v = new TypeCheckVisitor();
rootNode.accept( v );
print( "Root type is: " + v.resultType );

您也可以以相同的方式键入 - 检查与根不同的解析树的任意节点。